EP1970622A1 - Dispositif d'éclairage et/ou de signalisation pour véhicule automobile comprenant une paroi externe pourvue d'une zone d'échange thermique - Google Patents

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EP1970622A1
EP1970622A1 EP08152352A EP08152352A EP1970622A1 EP 1970622 A1 EP1970622 A1 EP 1970622A1 EP 08152352 A EP08152352 A EP 08152352A EP 08152352 A EP08152352 A EP 08152352A EP 1970622 A1 EP1970622 A1 EP 1970622A1
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EP
European Patent Office
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vehicle
lighting
heat exchange
exchange zone
heat
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP08152352A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Guillaume Tronquet
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Valeo Vision SAS
Original Assignee
Valeo Vision SAS
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Filing date
Publication date
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    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]

Definitions

  • the invention relates to a lighting and / or signaling device comprising means for evacuating the heat produced by the light source or sources of the device. More particularly, the invention relates to a lighting and / or signaling device for a motor vehicle comprising a chamber inside which is disposed at least one light source, the chamber comprising an outer wall provided with a zone of heat exchange to transfer heat from the inside to the outside of the chamber. The invention also relates to a vehicle equipped with such a device, and a method for manufacturing a housing adapted to the present invention.
  • heat exchange zone of the outer wall is meant an area that will exchange the heat from the inside to the outside of the chamber, in a preferred manner with respect to other areas of the outer wall that have not been defined as heat exchange areas.
  • a zone of the outer wall made of a thermally conductive material or a heat exchanger included by the wall constitutes a heat exchange zone.
  • the present invention is of particular interest in the case of lighting and / or signaling device comprising light-emitting diodes, or LEDs, more particularly in the case of projectors using power LEDs.
  • the LED consumes less electrical energy, even at equal light intensity, than a discharge or incandescent lamp, which are traditionally used in the automotive field.
  • the LED does not radiate omnidirectionally, but radiates more directionally than the discharge lamp. Thus, the amount of light lost, and therefore of electrical energy, is lower.
  • LEDs are also compact and can be arranged in much more confined spaces, and their particular shape offers new possibilities for the realization and arrangement of complex surfaces associated with them.
  • the LEDs used are power LEDs.
  • the expression "power LED” denotes a light-emitting diode whose luminous flux is of the order of at least 30 lumens.
  • a power LED produces heat.
  • the heating of the LED is detrimental to its operation, because the more the diode rises in temperature, the more its luminous flux decreases.
  • the possibilities of heat dissipation are very limited and the temperature inside the projector can rise very quickly.
  • LEDs do not withstand temperatures as high as those supported by discharge lamps or halogen lamps. More particularly, the LEDs have a maximum junction temperature of between 125 degrees Celsius (° C) and 150 ° C, beyond which the LEDs not only have a decrease in efficiency but also a risk of rupture.
  • the heat produced by the diodes is not produced by its beam, which does not contain infrared radiation (We speak of cold light). This heat is however produced at the level of the LED itself.
  • the LED has a metal heat dissipation base, often called "slug", allowing to establish thermal contact with a heat sink, such as a radiator, to dissipate the heat generated by the LED.
  • a heat sink such as a radiator
  • Such a dissipator is notably described in the application EP-A-1139019 .
  • the heat sink dissipates heat at the LED but inside the projector, whose internal temperature will increase.
  • the heat is difficult to remove from the projector especially because it is in contact with the engine compartment which is a hot source, often between 70 ° C and 80 ° C during operation of the vehicle.
  • the engine compartment which is a hot source
  • the external temperature of the vehicle is 40 ° C
  • the temperature in the engine compartment being about 70 ° C
  • a temperature of 90 ° C is easily reached inside the projector. It therefore becomes much more difficult with the heat sink alone to dissipate heat at the LED, so that it does not reach its maximum temperature junction.
  • the document US2006 / 0076572 describes, and illustrates in its fourth figure, a projector inside which is disposed a diode mounted on a heat sink.
  • a heat exchanger is disposed at the bottom of the projector housing, on the wall of this housing. By difference in thermal gradient, the heat dissipated by the heat sink is transferred through the space of the housing to the heat exchanger, which transmits this heat outside the housing.
  • a fan for circulating the air between the heat sink and the heat exchanger.
  • Another solution, illustrated in the sixth of US2006 / 0076572 consists of directly connecting the housing to the heat sink on which the LED is mounted.
  • the heat sink is directly connected to a thermal conductor, which thus conducts heat to one of the portions of the thermal conductor forming one with a portion of the housing wall.
  • these embodiments do not make it possible to effectively lower the temperature below a certain temperature. Indeed the heat exchange between the inside and outside of the projector is at the housing and in particular the engine compartment.
  • the patent application US2006 / 0181894 discloses a projector whose housing is traversed through by a cooling duct inside which circulates air from outside the vehicle. Fines disposed on the conduit, within the chamber defined by the housing closed by the outer ice, allow the heat inside the chamber to be discharged through the conduit.
  • the structure of such a projector is complex and creates, at the wall of the housing, additional holes to be sealed.
  • the patent application DE10258623 discloses a projector in which the projector housing is thermally insulated.
  • the wall of the housing consists of two walls separated by an insulating space and sealed together at their ends, thus forming a closed cavity.
  • a thermally conductive member is disposed in the bottom of the housing and inside the chamber formed by the housing and the ice. It extends from the light source in the vicinity of the ice, thus heating the air near the bottom of the vehicle ice. This air being warmer, it will rise inside the chamber, along the wall of the ice and thus be cooled.
  • This type of projector allows positioning at the engine compartment while isolating the motor housing.
  • the object of the present invention is therefore the realization of a simpler device in its implementation and in its structure and little dependent on the constraints related to the structure of the vehicle.
  • the conduit may not be part of the lighting and / or signaling device but be part of the vehicle. It can also be achieved by mounting the housing of the device at a distance from a wall inside the vehicle, for example by connecting the housing to this wall by means of spacers, or by fixing the housing to the vehicle in places where the leads do not pass.
  • the duct is connected to an outside air intake of the vehicle, allowing the air outside the vehicle to circulate inside said duct, when the vehicle moves;
  • the air intake is an air intake of the existing vehicle, thus allowing not to affect the style of the vehicle;
  • the air intake is located at an entrance located sufficiently low in the front of the vehicle, particularly at the shield. This is particularly useful when the style of the vehicle would not allow air to enter through a hole under the projector glass. This is particularly the case of projectors very curved and placed very high on the wing of the vehicle. Indeed, the profile these last projectors behaves like that of an airplane wing and it is impossible to have an overpressure at the level of edges of the vehicle ice. An air intake at this location would be very inefficient.
  • the entry of the duct preferably has a section approximately equal to that of the air outlet of this duct.
  • thermally conductive material is meant in the present application a material having a satisfactory dissipation power, sufficient to evacuate all the calories produced by the light source or sources.
  • the figure 1 represents a front vehicle headlamp, whose bodywork, 8 and 9, is very partially represented.
  • the projector comprises a housing 5, closed by a window 2, the wall of the housing 5 and the window 2 constituting the outer wall of a closed chamber 1.
  • a power-emitting diode 10, or power LED, is disposed at the Inside of this chamber 1.
  • the LED 10 is in contact with a heat sink 12, dissipating the heat emitted at the LED 10 inside the chamber 1.
  • the representation being diagrammatic, the support means of the LED 10 in the projector and the circuit board to which it is attached are not shown.
  • the wall of the housing 5 incorporates a heat exchanger 16 provided with fins 17 extending outside the chamber 1 and inside a conduit 20.
  • This conduit comprises an air inlet 22, positioned under the housing 5, and an air outlet 23.
  • the air will rush inside the conduit 20 through the inlet 22, and out at the outlet 23 of the conduit; the heat dissipated inside the chamber 1 is transferred from the inside of the chamber to the outside of the chamber by the heat exchanger 16; the flow of air on the fins 17 will evacuate the heat released by the heat exchanger 16.
  • the conduit 20 can lead directly into the engine compartment, the outlet 23 is preferably connected to an air duct directly leading to the duct air to an air outlet, not shown, of the vehicle body.
  • the conduit is integrated into the projector.
  • part of the inner wall of the duct 20 is constituted by a portion 15, 16 and 14 of the outer wall of the casing 5
  • a portion 26 of the inner wall of the duct is constituted by a body member, the space between the portion 26 and the portion 15, 16 and 14, constituting the inside of the duct. It is also possible, in a mode not shown, to make a conduit that is part of the vehicle and is in contact with the heat exchanger of the projector housing.
  • the part of the housing 5 which is not in contact with the air flowing inside the conduit 20 is insulating, to avoid the heat exchange between the chamber 1 and the inside of the vehicle body, where the temperature is high.
  • this part is insulating because it consists of a double wall, that is to say of two walls 5a and 5b joined at their ends but whose edges are separated by a space, so that the walls 5a and 5b form a sealed cavity 4.
  • the cavity 4 can be filled with air, or any suitable gas, under or overpressure, or at a pressure whose order of magnitude corresponds to that of the atmospheric pressure. It can also be filled with any thermally insulating material or liquid.
  • One or other of these walls may also be covered with an insulating material arranged by flocking or an insulating paint. According to an alternative embodiment not shown, it is also possible to have a simple wall treated with such a coating. The production of a double wall is preferred.
  • the portion 15 of the housing, from the bottom of the ice to the heat exchanger 16, and the portion of the housing 14, from the heat exchanger 16 to the air outlet 23, are in contact with the circulating air in the conduit and are, preferably, non-insulating single walls.
  • the projector carries out a lighting function by means of four power LEDs, 10, 11, 13 and 19.
  • the choice of the number of LEDs is done simply according to the intensity of the luminous flux generated by the LEDs used and of the flux intensity necessary to obtain the desired lighting function.
  • the device according to the present invention is sufficiently effective to evacuate the heat generated by these LEDs.
  • FIGS. 3a to 3c represent variants of this first embodiment where the inlet 22 and the outlet 23 of the air duct are positioned at different locations.
  • the figure 3a differs slightly from the representation of the figure 1 , by the positioning of the output 23 at the bottom of the projector.
  • the entry of the conduit 20 is not disposed just under the window 2 but lower, inside the front bumper 8 of the vehicle.
  • the part of the housing from the bottom of the ice to the heat exchanger is made of a double wall.
  • this type of implementation can allow air to enter more easily inside the duct. This also makes it possible to ignore the air intake in the design of the ice style.
  • the parts being in contact with the air flowing in the conduit, 15 and 14 in figure 3a , and 14 in figure 3c are not insulating.
  • the parts of the wall of the housing 5 directly in contact with the interior of the vehicle are however constituted by a double wall.
  • the figure 3b differs from other variants in that the conduit 20 is all around the housing 5.
  • the duct is provided with two air inlets 21 and 22, at the top and bottom of the window 2, and an air outlet 23 opening into the engine compartment or connected to an air outlet, not shown, disposed on the vehicle body. Therefore, it is not necessary to isolate the housing 5, since its entire wall, 15,16 and 14, is in contact with the air flowing in the conduit.
  • a thermal conductor 30 directly connects the heat sink 12 of the LED 10 to the heat exchanger 16.
  • This thermal conductor 30 may be any thermal conductive material. It is also possible to use instead of the thermal conductor a heat pipe or a Peltier element.
  • Peltier element is meant an element using the Peltier effect, or thermoelectric effect. This Peltier element is composed of semiconductor materials having good thermoelectric properties and arranged in pairs between two walls of such so that when an electric current goes through them, a heat flow is created between the two walls.
  • the Peltier element not shown, is disposed between the heat sink and the heat exchanger so as to serve as a heat pump.
  • the projector represented in Figures 1 to 4 has an ice surface smaller than the surface of the housing. Therefore, the evacuation of heat by the ice will not be sufficient in case of high temperature outside the vehicle (eg 40 ° C).
  • the present invention makes it possible, by evacuation of the heat by circulation of air at a heat exchanger, as shown, to have an efficient evacuation of the heat generated inside the chamber 1, 101, even with a small area of ice.
  • the efficiency of this embodiment will allow to lower the temperature inside the housing by at least 10 to 20 ° C and thus use heat exchangers 16, 116, single extruded metal or aluminum extruded, less expensive than copper.
  • a variant of the projector represented in figure 3b where the walls of the duct located opposite the walls 14, 15, 16 of said chamber are isolated. It is also possible to isolate both the walls of the chamber, excluding, of course, the heat exchangers 16, and the walls separating the interior of the duct from the rest of the vehicle (ie the inside of the vehicle). outside the projector, when the duct is integrated in the projector, or outside the housing receiving the projector, when the conduit is constituted by the space between the outer wall of the housing and the housing provided in the body to place the projector).
  • the housing 105 of the projector incorporates a heat exchanger 116, directly in contact with a conduit 120 which is connected to the cooling system 140 of the vehicle.
  • the rest of the housing wall is insulating and consists of a double wall.
  • the double wall 114, 115, is made according to the same principle as previously described.
  • the housing 105 is closed by a mirror 102, thereby defining a chamber 101 within which the LED 110 is disposed.
  • the heat generated by the LED 110 is dissipated by a heat sink 112, on which the LED 110 is mounted. This heat diffuses inside the chamber 101 and is transferred to the outside of this chamber 101 by the heat exchanger. 116.
  • the heat is then evacuated by the liquid of the cooling system 140 of the vehicle.
  • Embodiments of the present invention are not limited to the examples cited above.
  • the present invention could be applied to signaling systems provided with LEDs or also to lighting and / or signaling devices whose light sources are in particular incandescent lamps, discharge lamps or halogen lamps.

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Abstract

Dispositif d'éclairage et/ou de signalisation pour véhicule automobile comprenant : - une paroi externe close délimitant l'intérieur et l'extérieur d'une chambre close (1), - un boîtier (5), - une glace de fermeture (2) fermant le boîtier, la glace et le boîtier formant au moins en partie ladite paroi externe de ladite chambre, - au moins une source lumineuse à l'intérieur da ladite chambre, - au moins une zone d'échange thermique (16) pour transférer la chaleur de l'intérieur vers l'extérieur de ladite chambre, ladite paroi externe comprenant ladite zone d'échange thermique, ladite zone d'échange thermique étant apte à être en contact avec un fluide apte à circuler au niveau de cette zone d'échange thermique, pour évacuer la chaleur dégagée au niveau de ladite zone d'échange thermique.

Description

  • L'invention concerne un dispositif d'éclairage et/ou de signalisation comprenant des moyens permettant d'évacuer la chaleur produite par la ou les sources lumineuses du dispositif. Plus particulièrement, l'invention concerne un dispositif d'éclairage et/ou de signalisation pour véhicule automobile comprenant une chambre à l'intérieur de laquelle est disposée au moins une source lumineuse, la chambre comprenant une paroi externe pourvue d'une zone d'échange thermique pour transférer la chaleur de l'intérieur vers l'extérieur de la chambre. L'invention concerne également un véhicule équipé d'un tel dispositif, ainsi qu'un procédé pour fabriquer un boîtier adapté à la présente invention.
  • Par « zone d'échange thermique » de la paroi externe, on entend une zone qui va échanger la chaleur de l'intérieur vers l'extérieur de la chambre, de manière privilégiée par rapport à d'autres zones de la paroi externe qui n'auront pas été définies comme des zones d'échange thermique. Par exemple, une zone de la paroi externe constituée d'un matériau conducteur thermique ou un échangeur thermique compris par la paroi, constitue une zone d'échange thermique.
  • La présente invention trouve un intérêt particulier dans le cas de dispositif d'éclairage et/ou de signalisation comprenant des diode électroluminescentes, ou LEDs, plus particulièrement dans le cas de projecteurs utilisant des LEDs de puissance.
  • Dans l'état de la technique, on a déjà proposé d'utiliser la diode électroluminescente en raison des nombreux avantages qu'elle présente.
  • En effet, la LED consomme moins d'énergie électrique, même à intensité de flux lumineux égale, qu'une lampe à décharge ou à incandescence, qui sont traditionnellement utilisées dans le domaine de l'automobile.
  • La LED ne rayonne pas de façon omnidirectionnelle, mais rayonne de manière plus directive que la lampe à décharge. Ainsi, la quantité de lumière perdue, et donc d'énergie électrique, est plus faible.
  • Les LEDs sont également peu encombrantes et peuvent être disposées dans des espaces beaucoup plus confinés, et leur forme particulière offre des possibilités nouvelles pour la réalisation et la disposition des surfaces complexes qui leur sont associées.
  • Initialement les LEDs étaient utilisées dans les feux de signalisation ou les feux arrières de véhicule, qui nécessitaient beaucoup moins de puissance lumineuse que les dispositifs d'éclairage.
  • Aujourd'hui, une augmentation de la puissance disponible au niveau des LEDs permet d'envisager de nouvelles utilisations de ces sources lumineuses, notamment pour réaliser les fonctions d'éclairage dans les projecteurs, à l'avant du véhicule. Dans ce cas, les LEDs utilisés sont des LEDs de puissance. Par l'expression "LED de puissance", on désigne une diode électroluminescente dont le flux lumineux est de l'ordre d'au moins 30 lumens.
  • Cependant, au cours de son fonctionnement, une LED de puissance produit de la chaleur. L'échauffement de la LED est préjudiciable à son bon fonctionnement, car plus la diode monte en température, plus son flux lumineux diminue. De plus, dans l'espace confiné d'un projecteur, les possibilités d'évacuation de la chaleur sont très limitées et la température à l'intérieur du projecteur peut monter très rapidement. Or les LEDs ne supportent pas des températures aussi élevées que celle supportées par les lampes à décharge ou des lampes halogènes. Plus particulièrement, les LEDs possèdent une température maximale de jonction comprise entre 125 degrés Celcius (°C) et 150°C, au-delà de laquelle les LEDs présente non seulement une diminution d'efficacité mais encore un risque de rupture.
  • La chaleur produite par les diodes n'est pas produite par son faisceau, qui ne contient pas de rayonnement infrarouge (On parle de lumière froide). Cette chaleur est en revanche produite au niveau de la LED elle-même. Pour abaisser sa température de fonctionnement, la LED comporte une embase métallique de dissipation thermique, souvent appelée "slug", permettant d'établir un contact thermique avec un dissipateur thermique, comme un radiateur, pour dissiper la chaleur produite par la LED. Un tel dissipateur est notamment décrit dans la demande EP-A-1.139.019 . Cependant, le dissipateur thermique évacue la chaleur au niveau de la LED mais à l'intérieur du projecteur, dont la température interne va augmenter.
  • La chaleur est difficile à évacuer hors du projecteur notamment en raison du fait que celui-ci est en contact avec le compartiment moteur qui constitue une source chaude, souvent comprise entre 70°C et 80°C lors du fonctionnement du véhicule. Par exemple, lorsque la température externe au véhicule est de 40°C, la température au niveau du compartiment moteur étant d'environ 70°C, on atteint aisément une température de 90°C à l'intérieur du projecteur. Il devient dès lors beaucoup plus difficile avec le seul dissipateur thermique d'évacuer la chaleur au niveau de la LED, pour que celle-ci n'atteigne pas sa température maximale de jonction.
  • Différentes solutions sont apparues dans l'art antérieur pour évacuer la chaleur de l'intérieur vers l'extérieur du projecteur.
  • Le document US2006/0076572 décrit, et illustre dans sa quatrième figure, un projecteur à l'intérieur duquel est disposé une diode montée sur un dissipateur thermique. Un échangeur thermique est disposé au fond du boîtier du projecteur, sur la paroi de ce boîtier. Par différence de gradient thermique, la chaleur dissipée par le dissipateur thermique est transférée à travers l'espace du boîtier jusqu'à l'échangeur thermique, qui transmet cette chaleur à l'extérieur du boîtier. Comme illustré dans la cinquième figure de US2006/0076572 , il est possible de disposer un ventilateur permettant de faire circuler l'air entre le dissipateur thermique et l'échangeur thermique. Une autre solution, illustrée dans la sixième d' US2006/0076572 , consiste à relier directement le boîtier au dissipateur thermique sur lequel est monté la LED. Selon une autre réalisation, illustrée dans la septième figure d' US2006/0076572 , le dissipateur thermique est directement relié à un conducteur thermique, qui conduit ainsi la chaleur jusqu'à l'une des parties du conducteur thermique faisant un avec une partie de la paroi du boîtier. Cependant ces modes de réalisation, ne permettent pas de faire descendre efficacement la température en dessous d'une certaine température. En effet l'échange thermique entre l'intérieur et l'extérieur du projecteur se fait au niveau du boîtier et notamment du compartiment moteur.
  • La demande de brevet US2006/0181894 divulgue un projecteur dont le boîtier est traversé de part en part par un conduit de refroidissement à l'intérieur duquel circule de l'air provenant de l'extérieur du véhicule. Des ailettes disposées sur le conduit, à l'intérieur de la chambre définie par le boîtier fermé par la glace extérieure, permettent à la chaleur à l'intérieur de la chambre d'être évacuée par le conduit. Cependant la structure d'un tel projecteur est complexe et crée, au niveau de la paroi du boîtier, des orifices supplémentaires devant être étanchéifiés.
  • La demande de brevet DE10258623 , divulgue un projecteur dans lequel le boîtier du projecteur est isolé thermiquement. Afin d'être isolante, la paroi du boîtier est constituée de deux parois séparées par un espace isolant et scellées entre elles à leurs extrémités, formant ainsi une cavité close. Une pièce conductrice thermiquement est disposée dans le bas du boîtier et à l'intérieur de la chambre constituée par le boîtier et la glace. Elle s'étend de la source lumineuse au voisinage de la glace, permettant ainsi de chauffer l'air au voisinage du bas de la glace du véhicule. Cet air étant plus chaud, il va s'élever à l'intérieur de la chambre, le long de la paroi de la glace et donc être refroidi. Ce type de projecteur permet un positionnement au niveau du compartiment moteur tout en isolant le boîtier du moteur. Cependant la surface de la glace doit être suffisamment importante comparée au volume de la chambre, pour pouvoir évacuer suffisamment la chaleur. Or il est nécessaire de conserver une grande liberté de conception du projecteur pour pouvoir l'adapter à la structure interne du véhicule et à sa carrosserie. Ce mode de réalisation n'est donc pas totalement satisfaisant. Sa conception est complexe, contraignante et augmente le nombre de pièces à réaliser.
  • Le but de la présente invention est donc la réalisation d'un dispositif plus simple dans sa réalisation et dans sa structure et peu dépendant des contraintes liées à la structure du véhicule.
  • Ainsi l'objet de la présente invention, est un dispositif d'éclairage et/ou de signalisation pour véhicule automobile comprenant :
    • une paroi externe délimitant l'intérieur et l'extérieur d'une chambre close,
    • un boîtier,
    • une glace de fermeture fermant le boîtier, de sorte que le boîtier et la glace de fermeture forment au moins en partie ladite paroi externe de ladite chambre,
    • au moins une source lumineuse à l'intérieur de ladite chambre,
    • au moins une zone d'échange thermique pour transférer la chaleur de l'intérieur de ladite chambre vers l'extérieur de ladite chambre, ladite paroi externe comprenant ladite zone d'échange thermique, ladite zone d'échange thermique étant apte à être en contact avec un fluide apte à circuler au niveau de cette zone d'échange thermique, de manière à ce que ledit fluide permette d'évacuer la chaleur dégagée au niveau de ladite zone d'échange thermique.
  • Selon d'autres caractéristiques du dispositif d'éclairage et/ou de signalisation selon la présente invention :
    • la source lumineuse comprend au moins une LED ;
    • le boîtier comprend une paroi isolante continue avec ladite zone d'échange thermique ; ceci permettant de concentrer l'évacuation de la chaleur au niveau de la zone d'évacuation thermique ;
    • la paroi isolante comprend au moins une cavité close ; cette cavité renforce l'isolement, elle peut être rempli d'un gaz, par exemple de l'air, une mousse, un liquide isolant, ou tout autre matériau isolant ;
    • la paroi isolante comprend deux parois séparées l'une de l'autre par un espace ; ceci permet de créer une cavité séparant les deux parois, cavité pouvant également remplie par un gaz, un liquide ou un matériau isolant tel que cité ci-dessus ;
    • le boîtier comprend au moins une zone d'échange thermique, permettant ainsi de positionner la zone d'échange thermique à l'intérieur de la carrosserie du véhicule;
    • le dispositif selon la présente invention comprend de plus un conduit de circulation d'un fluide en contact avec au moins une partie de ladite zone d'échange thermique dudit boîtier, permettant ainsi d'augmenter la vitesse d'évacuation de la chaleur;
    • le conduit comprend une première ouverture, ladite ouverture étant positionnée au niveau de l'extrémité du boîtier en contact avec ladite glace, ce mode de réalisation simple permettant de faire circuler l'air extérieur au véhicule à l'intérieur du conduit, lorsque le véhicule se déplace;
    • le conduit est destiné à être relié à un système de refroidissement d'une partie du véhicule, de manière à ce que le fluide de refroidissement dudit système de refroidissement circule à l'intérieur dudit conduit ; bien que plus compliqué que le précédent, ce système permet d'évacuer efficacement la chaleur, lorsque le véhicule est à l'arrêt ou lorsque le profilé du projecteur ne permettrait pas la réalisation d'un prise d'air dans laquelle l'air pourrait entrer quand le véhicule se déplace;
    • le système de refroidissement relié au conduit est le système de refroidissement du moteur du véhicule; ce mode de réalisation est intéressant notamment dans le cadre des projecteurs avant, où le système de refroidissement moteur est proche des projecteurs;
    • le système de refroidissement relié au conduit est le système de refroidissement de l'habitacle du véhicule; bien que plus éloigné des projecteurs que le système de refroidissement moteur, le système de refroidissement du véhicule utilise un fluide à une température moins élevée;
    • le système de refroidissement relié au conduit est un système de refroidissement autre que le système de refroidissement du moteur du véhicule et que le système de refroidissement de l'habitacle du véhicule ;
    • La zone d'échange thermique comprend un matériau conducteur thermique, renforçant l'échange thermique au niveau de cette zone;
    • la zone d'échange thermique dudit boîtier est un radiateur en métal extrudé, préférentiellement en aluminium extrudé; la réalisation d'un radiateur en métal extrudé est beaucoup plus simple et moins onéreuse que d'autres modes de réalisation ;
    • la paroi du boîtier est constituée exclusivement de zones d'échange thermique et de parois isolantes continues entre elles, améliorant ainsi l'évacuation de la chaleur au niveau de ces zones ;
    • la source lumineuse est montée sur un dissipateur thermique qui est relié à ladite zone d'échange thermique par un dispositif de conduction thermique tel qu'un matériau conducteur thermique, un caloduc, ou un élément Peltier, permettant d'évacuer la chaleur directement depuis sa source ;
  • Toutes les caractéristiques supplémentaires du dispositif d'éclairage et /ou de signalisation selon l'invention, dans la mesure où elles ne s'excluent pas mutuellement, sont combinées selon toutes les possibilités d'association pour aboutir à différents exemples de réalisation de l'invention.
  • L'invention concerne aussi un véhicule comprenant :
    • un dispositif d'éclairage et/ou de signalisation selon la présente invention, et
    • un conduit de circulation d'un fluide en contact avec au moins une zone d'échange thermique du boîtier dudit dispositif, de manière à ce que ledit fluide permette d'évacuer la chaleur dégagée au niveau de ladite zone d'échange thermique du boîtier.
  • Dans un tel véhicule, le conduit peut ne pas faire partie du dispositif d'éclairage et/ou de signalisation mais faire partie du véhicule. II peut également être réalisé en montant le boîtier du dispositif à une certaine distance d'une paroi interne au véhicule, par exemple en reliant le boîtier à cette paroi au moyen d'entretoises, ou en fixant le boîtier au véhicule à des endroits ou le conduit ne passe pas.
  • Selon d'autres caractéristiques du véhicule, le conduit est relié à une prise d'air extérieur du véhicule, permettant à l'air extérieur au véhicule de circuler à l'intérieur dudit conduit, lorsque le véhicule se déplace ;
  • Préférentiellement, la prise d'air est une entrée d'air du véhicule déjà existante, permettant ainsi de ne pas affecter le style du véhicule ;
  • Selon une variante préférentielle alternative, la prise d'air est située à une entrée située suffisamment bas à l'avant du véhicule, notamment au niveau du bouclier. Ceci est particulièrement utile lorsque le style du véhicule ne permettrait pas à l'air de rentrer par un orifice situé sous la glace du projecteur. C'est notamment le cas de projecteurs très galbés et placés très haut sur l'aile du véhicule. En effet, le profil ces derniers projecteurs se comporte comme celui d'une aile d'avion et il impossible d'avoir une surpression au niveau des bords de la glace du véhicule. Une prise d'air à cet endroit serait très peu efficace.
  • Dans les modes de réalisation comportant un conduit d'air, l'entrée du conduit a préférentiellement une section environ égale à celle de la sortie d'air de ce conduit.
  • D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels :
    • la figure 1 est une représentation schématique d'une section d'un dispositif d'éclairage selon la présente invention selon l'axe longitudinal d'un véhicule, selon un premier mode de réalisation;
    • la figure 2 est une représentation schématique d'une vue de face du dispositif d'éclairage selon la figure 1;
    • les figures 3a à 3c représentent des représentations schématiques d'une section d'un dispositif d'éclairage selon la présente invention selon l'axe longitudinal d'un véhicule, selon des variantes du premier mode de réalisation représenté en figure 1;
    • la figure 4 est une représentation schématique d'une section d'un dispositif d'éclairage selon la présente invention selon l'axe longitudinal d'un véhicule, selon une variante du premier mode de réalisation représenté en figure 1; et
    • la figure 5 est une représentation schématique d'une section d'un dispositif d'éclairage selon la présente invention selon l'axe longitudinal d'un véhicule, selon un deuxième mode de réalisation.
  • Les différents éléments apparaissant sur plusieurs figures seront, sauf précision contraire, la même référence. Par ailleurs les éléments figurant sur plusieurs figures, ne seront en pas systématiquement décrits ou cités à nouveau pour chaque figure, notamment lorsqu'il s'agit de différentes vues d'un même objet ou de simples variantes d'un même mode de réalisation.
  • Par matériau thermiquement conducteur, on désigne dans la présente demande un matériau présentant un pouvoir de dissipation satisfaisant, suffisant pour évacuer l'ensemble des calories produites par la ou les sources lumineuses.
  • Dans la description et les revendications, on utilisera à titre non limitatif les expressions relatives à un positionnement, telles que supérieur, inférieur, sous, dessus, à gauche, etc., en référence aux objets tels qu'ils sont représentés dans la figure correspondante.
  • La figure 1 représente un projecteur avant de véhicule, dont la carrosserie, 8 et 9, est très partiellement représentée. Le projecteur comprend un boîtier 5, fermé par une glace 2, la paroi du boîtier 5 et la glace 2 constituant la paroi externe d'une chambre close 1. Une diode électroluminescente de puissance 10, ou LED de puissance, est disposée à l'intérieur de cette chambre 1. La LED 10 est en contact avec un dissipateur thermique 12, dissipant la chaleur émise au niveau de la LED 10 à l'intérieur de la chambre 1. La représentation étant schématique, les moyens de support de la LED 10 dans le projecteur et le circuit imprimé sur lequel elle est fixée ne sont pas représentés.
  • La paroi du boîtier 5 intègre un échangeur thermique16 pourvu d'ailettes 17 s'étendant à l'extérieur de la chambre 1 et à l'intérieur d'un conduit 20. Ce conduit comprend une entrée d'air 22, positionnée sous le boîtier 5, et une sortie d'air 23. Lorsque le véhicule roule, l'air va s'engouffrer à l'intérieur du conduit 20 par l'entrée 22, et sortir au niveau de la sortie 23 du conduit; la chaleur dissipée à l'intérieur de la chambre 1 est transférée de l'intérieur de la chambre vers l'extérieur de la chambre par l'échangeur thermique 16; la circulation de l'air sur les ailettes 17 va évacuer la chaleur dégagée par l'échangeur thermique 16. Bien que le conduit 20, puisse déboucher directement dans le compartiment moteur, la sortie 23 est préférentiellement reliée à un conduit d'air amenant directement l'air du conduit à une sortie d'air, non représentée, de la carrosserie du véhicule.
  • Les figures 1 et 2 étant des représentations schématiques, elles s'appliquent pareillement à deux modes de réalisation du conduit. Selon l'un de ces modes, le conduit est intégré au projecteur. Selon l'autre mode, une partie de la paroi interne du conduit 20 est constituée par une partie, 15, 16 et 14, de la paroi externe du boîtier 5, et une partie 26 de la paroi interne du conduit est constituée par un élément de carrosserie, l'espace entre la partie 26 et la partie 15, 16 et 14, constituant l'intérieur du conduit. Il est également possible, selon un mode non représenté, de réaliser un conduit qui soit partie intégrante du véhicule et qui soit en contact avec l'échangeur thermique du boîtier du projecteur.
  • Comme représenté en figure 1, la partie du boîtier 5 qui n'est pas en contact avec l'air circulant à l'intérieur du conduit 20 est isolante, pour éviter l'échange thermique entre la chambre 1 et l'intérieur de la carrosserie du véhicule, où la température est élevée. Dans l'exemple représenté, cette partie est isolante car elle est constituée d'une paroi double, c'est-à-dire de deux parois 5a et 5b jointes à leurs extrémités mais dont les bords sont séparés par un espace, de sorte que les parois 5a et 5b forment une cavité 4 hermétiquement close. La cavité 4 peut être rempli d'air, ou de tout gaz approprié, en sous-pression ou en surpression, ou à une pression dont l'ordre de grandeur correspond à celui de la pression atmosphérique. Elle peut également être remplie par tout matériau ou liquide isolant thermiquement. L'une ou l'autre de ces parois peut également être recouverte d'un matériau isolant disposé par flocage ou d'une peinture isolante. Selon un mode alternatif non représenté, on peut également disposer d'une simple paroi traitée par un tel revêtement. La réalisation d'une double paroi est préférée.
  • Comme représenté en figure 1, la partie 15 du boîtier, allant du bas de la glace à l'échangeur thermique 16, et la partie du boîtier 14, allant de l'échangeur thermique 16 à la sortie d'air 23, sont en contact avec l'air circulant dans le conduit et sont, préférentiellement, des parois simples non isolantes.
  • Comme représenté en figure 2, le projecteur réalise une fonction d'éclairage au moyen de quatre LEDs de puissance, 10, 11, 13 et 19. Le choix du nombre de LEDs se fait simplement en fonction de l'intensité du flux lumineux généré par les LEDs utilisées et de l'intensité de flux nécessaire à l'obtention de la fonction d'éclairage souhaitée. Le dispositif selon la présente invention est suffisamment efficace pour évacuer la chaleur que vont générer ces LEDs.
  • Les figures 3a à 3c représentent des variantes de ce premier mode de réalisation où l'entrée 22 et la sortie 23 du conduit d'air sont positionnées à différents endroits.
  • La figure 3a diffère légèrement de la représentation de la figure 1, par le positionnement de la sortie 23 en bas du projecteur.
  • Dans la variante représentée en figure 3c, l'entrée du conduit 20 n'est pas disposée juste sous la glace 2 mais plus bas, à l'intérieur du bouclier avant 8 du véhicule. La partie du boîtier allant du bas de la glace à l'échangeur thermique est réalisée en une double paroi. Selon le profilé de la voiture, ce type de réalisation peut permettre à l'air de rentrer plus facilement à l'intérieur du conduit. Cela permet également de ne pas tenir compte de l'entrée d'air dans la conception du style de la glace.
  • Comme pour la variante représentée en figure 1, dans les variantes représentées en figures 3a et 3c, les parties étant en contact avec l'air circulant dans le conduit, 15 et 14 en figure 3a, et 14 en figure 3c, ne sont pas isolantes. Les parties de la paroi du boîtier 5 directement en contact avec l'intérieur du véhicule sont en revanche constituées par une double paroi.
  • La figure 3b diffère des autres variantes en ce que le conduit 20 fait tout le tour du boîtier 5. Le conduit est pourvu de deux entrées d'air 21 et 22, en haut et en bas de la glace 2, et d'une sortie d'air 23 débouchant à l'intérieur du compartiment moteur ou reliée à une sortie d'air, non représentée, disposée sur la carrosserie du véhicule. De ce fait, il n'est pas nécessaire d'isoler le boîtier 5, puisque la totalité de sa paroi, 15,16 et 14, est en contact avec l'air circulant dans le conduit.
  • Selon une variante préférentielle, représentée en figure 4, un conducteur thermique 30 relie directement le dissipateur thermique 12 de la LED 10 à l'échangeur thermique 16. Ce conducteur thermique 30 peut être en tout matériau conducteur thermique. On peut également, utiliser à la place du conducteur thermique un caloduc ou un élément Peltier. Par « élément Peltier » on entend un élément utilisant l'effet Peltier, ou effet thermoélectrique. Cet élément Peltier est composé de matériaux semi-conducteurs ayant de bonnes propriétés thermoélectriques et disposés en couple entre deux parois de telle façon que, quand un courant électrique les parcourt, il se crée un flux thermique entre les deux parois. Dans le cadre de la présente invention, l'élément Peltier, non représenté, est disposé entre le dissipateur thermique et l'échangeur thermique de façon à servir de pompe à chaleur.
  • Le projecteur représenté en figures 1 à 4, possède une surface de glace inférieure à la surface du boîtier. De ce fait, l'évacuation de la chaleur par la glace ne sera pas suffisante en cas de température extérieure au véhicule élevée (par exemple 40° C). La présente invention permet par évacuation de la chaleur par circulation d'air au niveau d'un échangeur thermique, comme cela est représenté, d'avoir une évacuation efficace de la chaleur générée à l'intérieur de la chambre 1, 101, même avec une petite surface de glace. L'efficacité de ce mode de réalisation va permettre d'abaisser la température à l'intérieur du boîtier d'au moins 10 à 20°C et d'utiliser ainsi des échangeurs thermiques 16, 116, en simple métal extrudé, voire en aluminium extrudé, moins onéreux que le cuivre.
  • Selon des variantes préférentielles non représentées, la paroi du conduit d'air située entre l'intérieur du conduit et l'extérieur du projecteur, lorsque le conduit est intégré au projecteur, ou entre l'intérieur du conduit et l'extérieur (généralement le compartiment moteur) au logement accueillant le projecteur, lorsque le conduit est constitué par l'espace entre la paroi externe du boîtier et un élément de carrosserie du véhicule (par exemple les parois du logement dans la carrosserie pour loger le projecteur), est isolée. On peut ainsi par exemple n'isoler que cette paroi du conduit et non celles de ladite chambre, dès lors que le conduit passe entre la chambre et le compartiment moteur. Ceci est particulièrement intéressant lorsque le conduit entoure le projecteur, tel que représenté en figure 3b. Par exemple, on peut réaliser une variante du projecteur représentée en figure 3b, où les parois du conduit situées en vis-à-vis des parois 14, 15, 16 de ladite chambre sont isolées. II est également possible d'isoler à la fois les parois de la chambre, à l'exclusion bien entendu des échangeurs thermiques 16, et les parois séparant l'intérieur du conduit du reste du véhicule (à savoir l'intérieur du véhicule à l'extérieur du projecteur, lorsque le conduit est intégré au projecteur, ou l'extérieur au logement accueillant le projecteur, lorsque le conduit est constitué par l'espace entre la paroi externe du boîtier et le logement prévu dans la carrosserie pour placer le projecteur).
  • Selon un deuxième mode de réalisation, représenté en figure 5, le boîtier 105 du projecteur intègre un échangeur thermique 116, directement en contact avec un conduit 120 qui est relié au système de refroidissement 140 du véhicule. Le reste de la paroi du boîtier est isolant et est constitué d'une double paroi. La double paroi 114, 115, est réalisée selon le même principe que décrit précédemment. Le boîtier 105 est fermé par une glace 102, définissant ainsi une chambre 101 à l'intérieur de laquelle la LED 110 est disposée. La chaleur générée par la LED 110 est dissipée par un dissipateur thermique 112, sur lequel est montée la LED 110. Cette chaleur diffuse à l'intérieur de la chambre 101 et est transférée à l'extérieur de cette chambre 101 par l'échangeur thermique 116. La chaleur est ensuite évacuée par le liquide du système de refroidissement 140 du véhicule.
  • Il est à noter que dans les figures 1 à 5, les ouvertures pour le passage des faisceaux électriques n'ont pas été représentées. Elles sont néanmoins présentes dans de tels modes de réalisation.
  • Les modes de réalisation de la présente invention ne se limitent pas aux exemples cités ci-dessus. En particulier, on pourrait appliquer la présente invention à des systèmes de signalisation pourvus de LEDs ou également à des dispositifs d'éclairage et/ou de signalisation dont les sources lumineuses sont notamment des lampes à incandescence, des lampes à décharge ou des lampes halogène.
  • Naturellement la présente description n'est donnée qu'à titre indicatif, et l'on pourrait adopter d'autres mises en oeuvre de l'invention sans pour autant sortir du cadre de celle-ci.

Claims (15)

  1. Dispositif d'éclairage et/ou de signalisation pour véhicule automobile comprenant :
    - une paroi externe délimitant l'intérieur et l'extérieur d'une chambre close (1, 101),
    - un boîtier (5, 105),
    - une glace (2, 102) de fermeture fermant ledit boîtier, de sorte que le boîtier et la glace de fermeture forment au moins en partie ladite paroi externe de ladite chambre,
    - au moins une source lumineuse (10, 110) à l'intérieur de ladite chambre,
    - au moins une zone d'échange thermique (16, 116) pour transférer la chaleur de l'intérieur de ladite chambre vers l'extérieur de ladite chambre, ladite paroi externe comprenant ladite zone d'échange thermique,
    ladite zone d'échange thermique étant apte à être en contact avec un fluide apte à circuler au niveau de cette zone d'échange thermique, de manière à ce que ledit fluide permette d'évacuer la chaleur dégagée au niveau de ladite zone d'échange thermique.
  2. Dispositif d'éclairage et/ou de signalisation selon la revendication 1, dans lequel ladite source lumineuse (10, 110) comprend au moins une LED.
  3. Dispositif d'éclairage et/ou de signalisation selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, dans lequel ledit boîtier (5, 105) comprend une paroi isolante continue avec ladite zone d'échange thermique (16, 116).
  4. Dispositif d'éclairage et/ou de signalisation selon la revendication précédente, dans lequel ladite paroi isolante comprend au moins une cavité close (4, 204).
  5. Dispositif d'éclairage et/ou de signalisation selon la revendication précédente, dans laquelle ladite paroi isolante comprend deux parois (5a et 5b) séparées l'une de l'autre par un espace.
  6. Dispositif d'éclairage et/ou de signalisation selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ledit boîtier (5, 105) comprend au moins une zone d'échange thermique (16, 116).
  7. Dispositif d'éclairage et/ou de signalisation selon la revendication précédente, comprenant de plus un conduit de circulation (20, 120) d'un fluide en contact avec au moins une partie de ladite zone d'échange thermique (16, 116) dudit boîtier (5, 105).
  8. Dispositif d'éclairage et/ou de signalisation selon la revendication précédente, dans lequel ledit conduit (20) comprend une première ouverture, ladite ouverture étant positionnée au niveau l'extrémité du boîtier (5) en contact avec ladite glace (2).
  9. Dispositif d'éclairage et/ou de signalisation selon la revendication 7, dans lequel ledit conduit (120) est destiné à être relié à un système de refroidissement (140) d'une partie du véhicule, ce système de refroidissement étant le système de refroidissement du moteur du véhicule, le système de refroidissement de l'habitacle du véhicule ou tout autre système de refroidissement d'une partie du véhicule, de manière à ce que le fluide de refroidissement dudit système de refroidissement circule à l'intérieur dudit conduit.
  10. Dispositif d'éclairage et/ou de signalisation selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la zone d'échange thermique (16, 116) comprend un matériau conducteur thermique.
  11. Dispositif d'éclairage et/ou de signalisation selon la revendication précédente, dans lequel ladite zone d'échange thermique (16, 116) dudit boîtier (5, 105) est un radiateur en métal extrudé.
  12. Dispositif d'éclairage et/ou de signalisation selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ladite source lumineuse est montée sur un dissipateur thermique (12) qui est relié à ladite zone d'échange thermique (16) par un dispositif de conduction thermique (30), tel qu'un matériau conducteur thermique, un caloduc, ou un élément Peltier.
  13. Véhicule comprenant :
    - un dispositif d'éclairage et/ou de signalisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, et
    - un conduit de circulation d'un fluide en contact avec au moins une zone d'échange thermique du boîtier dudit dispositif, de manière à ce que ledit fluide permette d'évacuer la chaleur dégagée au niveau de ladite zone d'échange thermique du boîtier.
  14. Véhicule selon la revendication précédente, dans lequel ledit conduit est relié à une prise d'air extérieur du véhicule, permettant à l'air extérieur au véhicule de circuler à l'intérieur dudit conduit.
  15. Véhicule selon la revendication précédente, dans lequel ladite prise d'air est reliée à une entrée d'air du véhicule déjà existante ou à une entrée située suffisamment bas à l'avant du véhicule, notamment au niveau du bouclier.
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