EP1988330B1 - Module optique pour dispositif projecteur elliptique adapté à un volume donné pour véhicule automobile - Google Patents

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EP1988330B1
EP1988330B1 EP20080155325 EP08155325A EP1988330B1 EP 1988330 B1 EP1988330 B1 EP 1988330B1 EP 20080155325 EP20080155325 EP 20080155325 EP 08155325 A EP08155325 A EP 08155325A EP 1988330 B1 EP1988330 B1 EP 1988330B1
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EP
European Patent Office
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ellipsoid
light
optical module
focal point
reflector
Prior art date
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EP20080155325
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German (de)
English (en)
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EP1988330A1 (fr
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Jean-Luc Meyrenaud
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Valeo Vision SAS
Original Assignee
Valeo Vision SAS
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Publication date
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    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/10—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source
    • F21S41/14—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source characterised by the type of light source
    • F21S41/162—Incandescent light sources, e.g. filament or halogen lamps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/20—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by refractors, transparent cover plates, light guides or filters
    • F21S41/25—Projection lenses
    • F21S41/255—Lenses with a front view of circular or truncated circular outline
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F21S41/30—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by reflectors
    • F21S41/32—Optical layout thereof
    • F21S41/321—Optical layout thereof the reflector being a surface of revolution or a planar surface, e.g. truncated
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
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    • F21S41/30—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by reflectors
    • F21S41/32—Optical layout thereof
    • F21S41/33—Multi-surface reflectors, e.g. reflectors with facets or reflectors with portions of different curvature
    • F21S41/338—Multi-surface reflectors, e.g. reflectors with facets or reflectors with portions of different curvature the reflector having surface portions added to its general concavity
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F21S41/30—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by reflectors
    • F21S41/32—Optical layout thereof
    • F21S41/36—Combinations of two or more separate reflectors
    • F21S41/365—Combinations of two or more separate reflectors successively reflecting the light
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V7/00—Reflectors for light sources
    • F21V7/04—Optical design
    • F21V7/08—Optical design with elliptical curvature
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21W—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO USES OR APPLICATIONS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS
    • F21W2102/00—Exterior vehicle lighting devices for illuminating purposes

Definitions

  • the present invention relates to an optical module for elliptical projector device adapted to a given volume available, and placed within a motor vehicle.
  • the elliptical module according to the invention is intended to be integrated in a projector device for a motor vehicle, in particular of the code type.
  • the object of the invention is essentially to propose a solution making it possible to adapt the shape of a projector device to an environment requiring the realization of an unconventional elliptical module shape.
  • An optical module comprises an optical system comprising at least one light source, for example a halogen lamp or a xenon lamp, arranged in a reflector, and which is preferably autonomous, that is to say which is able to be lit. or extinguish separately from other optical modules of the lighting device in which it is installed if it comprises several optical modules.
  • a light source for example a halogen lamp or a xenon lamp
  • optical modules The two main families of optical modules are:
  • the first family is that of so-called elliptical optical modules.
  • a spot of light concentration is generated by a light source arranged in a mirror, or reflector.
  • the light source is disposed at the first focus, or object focus, of an ellipsoid-shaped mirror, said spot forming at the second focus, or image focus, of the mirror.
  • the spot of light concentration is then projected onto the road by a convergent lens, for example a plano-convex lens.
  • the second family is that of so-called parabolic optical modules.
  • a light beam is generated by a small light source disposed in a reflector, or mirror.
  • the projection on the road of the light rays reflected by a suitable reflector makes it possible to directly obtain a light beam obeying the various constraints imposed by the standards.
  • This family of optical modules includes projectors said free surface, or complex surface, which can directly obtain a light beam having a desired cutoff line.
  • the present invention is more particularly adapted to the projectors devices of the first family.
  • the document FR 2 489 930 shows such a device.
  • a generic elliptical type projector device is typically of the type of those shown in FIG. figure 1 .
  • a sectional and side view of a dipped beam 100 which essentially comprises a reflector 101, of generally ellipsoidal shape, a light source 102, emitting a plurality of light rays 103 and arranged in the vicinity of top of the reflector 101, and an exit surface 104, for example a plastic ice, a light beam 106.
  • the light rays 103 are passed through, either directly or after reflection on the reflector 101, a projection lens 105, characterized by an input face 110 and an output face 111.
  • the light beam 106 projects the light beam 106 whose orientation and range depend in particular on the arrangement and the optical characteristics of the lens 105, the shape of the reflector 101, the position of the light source 102 within the reflector and the possible presence of a cache and the position of it.
  • a central portion of the light source 102 is disposed in the focal zone of a first focus F1 of the reflector 101, and the object focus of the projection lens 105 is in the focal zone of a second focus F2 of the reflector 101.
  • any light beam 103 emitted by the central portion of the light source 102 passes through the second focus F2 of the reflector 101 and leaves the projection lens 105 horizontally.
  • a cover 108 is interposed between the reflector 101 and the projection lens 105.
  • the cover 108 is disposed in a plane parallel to the projection lens 105, approximately at the object focal plane of the lens, so that that the image of the cache is emitted to infinity. Due to the presence of such a mask 108, the light beam 106 that is actually emitted by the projector device 100 is not emitted above a cutoff line determined by the shape of an upper portion 109 of the cache 108.
  • the object of the invention proposes a solution to the problems that have just been exposed.
  • it is proposed to produce an optical module having a reflector whose reflective surface results from the juxtaposition of particular surfaces so that said reflector can be contained in unusual volumes, in particular lengthened in height and reduced in depth compared to the volumes occupied by the projectors devices of the state of the art.
  • the reflector be constituted by the meeting of at least two portions of ellipsoids, foci of these ellipsoids being merged.
  • the light source is then no longer arranged in the direction of the length of the projector device that it equips.
  • the light source disposed within the reflector can then have an orientation that facilitates its access, for example for lamp replacement operations.
  • the invention therefore essentially relates to an optical module for a motor vehicle elliptical projector device, said optical module comprising in particular a reflector, a light source emitting light rays, and a projection lens, said reflector having a reflecting internal surface to reflect towards the projection lens at least a part of the light rays emitted by the light source, such that the inner face of the reflector consists of the joining of at least a first portion of a first ellipsoid shape, and a second portion a second form of ellipsoid, the first form of ellipsoid having a first main focus and a second main focus, the second form of ellipsoid having a first main focus and a second major focus, the second major focus of the first shape of ellipsoid being confused with the first main focus of the second form of el lipso ⁇ de.
  • the second portion of ellipsoid shape thus allows reflection towards the projection lens of a portion of the light ray
  • two main foci or more generally two points, are confounded if one of the two main foci is located inside a circle centered on the other main focus, and a diameter of the the image of the light source (used in the reflector) at this said other main focus.
  • This interval is a function of the light source used. For example, this distance can be a few millimeters and rarely exceeds two centimeters.
  • the invention relates to a vehicle lighting device of the elliptical module type, where the reflector is composed of one or more pieces, and where light rays coming from the source are reflected. twice and not one before passing through the projection lens, then out of the module through the closing glass to form the light beam (if the reflector is in several parts, the double reflection takes place on the same room).
  • the present invention also relates to a motor vehicle equipped with a projector device comprising the optical module according to the invention, with its main characteristics and possibly one or more additional features which have just been mentioned.
  • the figure 2 shows a first example 200 of optical module according to the invention. It comprises a projection lens 206, a reflector 201, within which is positioned a light source 202, consisting essentially of a lamp 203, a lamp holder 204 and a filament 205.
  • the represented lamps comprise filaments.
  • the object of the invention obviously extends to optical modules involving other types of light sources, in particular light-emitting diodes, or LEDs, or even xenon lamps, in which case the filament is replaced by a electric arc generating light rays.
  • the projection lens 206 is characterized by a central axis 207, passing through the object focus and the image focus of the lens, thus corresponding to the optical axis of the projector device in which the optical module 200 is intended to be positioned.
  • the example shown corresponds to a view from above; thus, in this example, the light source 202 is positioned in a horizontal plane, the filament 205 being contained in this horizontal plane.
  • an ellipsoid here designating an ellipsoid of revolution, is a volume generated by the revolution of an ellipse around one of its axes.
  • any plane section of an ellipsoid is an ellipse.
  • the term "ellipsoid shapes" is used to refer to a considered form whose closest known generic mathematical representation is the ellipsoid.
  • an ellipsoid has three main ellipses, corresponding to the intersections of the main planes of the ellipsoid with the ellipsoid.
  • the main focus of an ellipsoid each of the centers of the main ellipses of the ellipsoid.
  • Two distinct ellipsoids with a main focus in common are called conjugates.
  • the term "ellipsoid-shaped main focus" refers to a point in the immediate vicinity of a main focus of the ellipsoid closest to the ellipsoid shape considered.
  • the reflecting surface therefore results from the combination of three portions of ellipsoid shapes.
  • the ellipsoid-shaped portions are in fact made up of portions of planes which are juxtaposed to form a surface approximating that of an ellipsoid; thus, the terms "ellipsoid-shaped portions" must encompass, in the sense of the invention, this type of embodiments.
  • the Figures 3 and 4 shows a second embodiment of the invention, shown in side view, in a first variant and a second variant, respectively referenced 300 and 400.
  • the light source 202 is positioned in a vertical plane, the filament 205 being contained in this vertical plane.
  • the difference between figure 3 and the figure 4 results in a variation of the inclination of the light source 202: at the figure 3 the main axis - corresponding to the axis of the filament 205, passing through the main foci F11 and F12 of the first ellipsoid shape 207 - forms an angle of 86 degrees with the optical axis 207, whereas at the figure 4 this angle is 40 degrees.
  • the orientation of the light source is generally opposite to the final emission direction of the light beam emerging from the lens.
  • a generally opposite direction is meant the fact that a half-line which would extend the filament in the direction opposite to that of the light source support, or, in the case of a discharge lamp, which would comprise the axis joining both electrodes and would extend in the opposite direction to that of the light source support, or, in the case of a LED, which would correspond to the average direction of light emission of the LED, would never cross a defined plane as the plane comprising the entrance face of the projection lens.
  • the mean direction of light emission from the LED is half perpendicular to the plane of the semiconductor and which extends in the opposite direction to the illuminating surface of the semiconductor.
  • the second part 208 is completed by a complementary portion 401 of reflective surface able to reflect towards the projection lens 206 some of the light rays emitted by the source 202.
  • a third radius S3 passing through the focus F31 is reflected by the third portion 209 before passing through the focus F32; the radius S3 then passes through the lens 206 to emerge from said lens in a generally horizontal direction.
  • the first portion 207 of ellipsoid shape has the main function of recovering a maximum of luminous flux, possibly in cooperation with the complementary portion 401; the second function 208 of ellipsoid shape has the main function of ensuring a satisfactory range to the light beam produced, the third portion 209 of ellipsoid shape has the main function of ensuring a spread of the light beam produced.
  • the figure 5 is a schematic representation illustrating the fact that, by respecting the essential features of the invention, namely the combination of conjugated ellipsoid shapes to realize a reflecting reflector surface, it is possible to adapt the shape of the optical module according to constraints related to the available space.
  • a first disposition of the first ellipsoid 211 and the second ellipsoid 212 adapted for cooperate optimally with a first position of the projection lens 206.
  • a second arrangement of the first ellipsoid 211 and the second ellipsoid 212 adapted to cooperate optimally with a second position of the projection lens 206 is shown in dashed lines.
  • the change from the first disposition to the second disposition is made by a rotation, about an axis perpendicular to the plane of the figure passing through the first main focus F11 of the first ellipsoid 211.
  • Such rotation causes the displacement of the first main focus F21 of the second ellipsoid 212.
  • the second main focus F22 of the second ellipsoid is then also displaced, its position then being defined, in this example, so that the first main focus F11 of the first ellipsoid and the second main focus of the second ellipsoid constitute the two main foci of the third ellipsoid 213 not shown.
  • FIG. 1 Another example, not shown, illustrating the adaptability of the optical module according to the invention as a function of an available volume consists in rotating the first ellipsoid 211 and the second ellipsoid 212, no longer around the first focus F11, but around the second focus F12 of the first ellipsoid, confused according to the invention with the first focus F21 of the second ellipsoid 212.
  • a cover is provided at the object focus of the projection lens to intercept a portion of the light rays emitted by the light source, possibly after reflection by the reflector, so as to create a corresponding cut line. regulations so that the light beam produced is of type code.
  • the cache is removable, the corresponding projector device then being of type code / route bifunctions.
  • the reflector consists of a one-piece piece, which alone gathers the various portions of ellipsoid shape, or results from the juxtaposition of different parts, these different parts then do not constitute a single piece, but are separate pieces that are joined after their manufacture to form the inner face of the reflector; advantageously, each of the parts then corresponds to one of the ellipsoid-shaped portions that have been described.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)
  • Lighting Device Outwards From Vehicle And Optical Signal (AREA)

Description

  • La présente invention a pour objet un module optique pour dispositif projecteur elliptique adapté à un volume donné disponible, et placé au sein d'un véhicule automobile. Le module elliptique selon l'invention est destiné à être intégré dans un dispositif projecteur pour véhicule automobile, notamment de type code. L'invention a essentiellement pour but de proposer une solution permettant d'adapter la forme d'un dispositif projecteur à un environnement nécessitant la réalisation d'une forme de module elliptique non conventionnelle.
  • Le domaine de l'invention est, d'une façon générale, celui des dispositifs projecteurs pour véhicule automobile. Dans ce domaine, on connaît différents types de dispositifs, destinés à l'éclairage de la route ou à la signalisation, parmi lesquels on trouve essentiellement:
    • des feux de position, d'intensité et de portée faible;
    • des feux de route longue portée, et des feux de complément de type longue portée, dont la zone de vision sur la route avoisine 200 mètres, et qui doivent être éteints lorsque l'on croise un autre véhicule afin de ne pas éblouir son conducteur; ce sont des faisceaux sans coupure
    • des feux antibrouillard;
    • des feux de croisement, ou codes, d'intensité importante et de portée sur la route avoisinant 70 mètres;
    • des projecteurs perfectionnés, dits bifonctions, qui cumulent les fonctions de feux de croisement et de feu de route en incorporant un cache amovible;
    • des dispositifs de signalisation, par exemple de type clignotants...
  • Il existe deux familles principales de modules optiques, qui correspondent à deux agencements distincts de différents éléments, et qui sont susceptibles d'intervenir dans le dispositif selon l'invention. On comprend par module optique un système optique comprenant au moins une source lumineuse, par exemple une lampe halogène ou une lampe xénon, disposée dans un réflecteur, et qui est de préférence autonome, c'est-à-dire qui est apte à être allumé ou éteint séparément des autres modules optiques du dispositif d'éclairage dans lequel il est installé si ce dernier comporte plusieurs modules optiques.
  • Les deux familles principales de modules optiques sont les suivantes:
  • La première famille est celle des modules optiques dits elliptiques. Dans ce type de projecteurs, une tache de concentration lumineuse est engendrée par une source lumineuse disposée dans un miroir, ou réflecteur. Typiquement, la source lumineuse est disposée au premier foyer, ou foyer objet, d'un miroir en forme d'ellipsoïde, ladite tache se formant au second foyer, ou foyer image, du miroir. La tache de concentration lumineuse est ensuite projetée sur la route par une lentille convergente, par exemple une lentille de type plan-convexe.
  • La seconde famille est celle des modules optiques dits paraboliques. Dans ce type de modules optiques, un faisceau lumineux est engendré par une source lumineuse de petite dimension disposée dans un réflecteur, ou miroir. La projection sur la route des rayons lumineux réfléchis par un réflecteur approprié permet d'obtenir directement un faisceau lumineux obéissant aux différentes contraintes imposées par les normes. Cette famille de modules optiques inclut les projecteurs dits à surface libre, ou surface complexe, qui permettent d'obtenir directement un faisceau lumineux présentant une ligne de coupure désirée.
  • La présente invention est plus particulièrement adaptée aux dispositifs projecteurs de la première famille. Le document FR 2 489 930 montre un tel dispositif.
  • Dans l'état de la technique, un dispositif projecteur de type elliptique générique est typiquement du type de ceux représentés à la figure 1. Sur cette figure on a représenté une vue en coupe et de côté d'un feu de croisement 100 qui comporte essentiellement un réflecteur 101, de forme globalement ellipsoïdale, une source de lumière 102, émettant une pluralité de rayons lumineux 103 et disposée au voisinage du sommet du réflecteur 101, et une surface de sortie 104, par exemple une glace en matière plastique, d'un faisceau lumineux 106. Avant d'atteindre la surface de sortie 104, les rayons lumineux 103 sont amenés à traverser, soit directement, soit après réflexion sur le réflecteur 101, une lentille de projection 105, caractérisée par une face d'entrée 110 et une face de sortie 111. Elle projette le faisceau lumineux 106 dont l'orientation et la portée dépendent notamment de la disposition et des caractéristiques optiques de la lentille 105, de la forme du réflecteur 101, de la position de la source lumineuse 102 au sein du réflecteur et de la présence éventuelle d'un cache et de la position de celui-ci. De préférence, une partie centrale de la source de lumière 102 est disposée dans la zone focale d'un premier foyer F1 du réflecteur 101, et le foyer objet de la lentille de projection 105 se trouve dans la zone focale d'un deuxième foyer F2 du réflecteur 101. Ainsi, tout rayon lumineux 103 émis par la partie centrale de la source lumineuse 102 passe par le deuxième foyer F2 du réflecteur 101 et sort de la lentille de projection 105 horizontalement.
  • Dans cet exemple, un cache 108 est interposé entre le réflecteur 101 et la lentille de projection 105. Le cache 108 est disposé dans un plan parallèle à la lentille de projection 105, approximativement au niveau du plan focal objet de la lentille, de telle sorte que l'image du cache soit émise à l'infini. Grâce à la présence d'un tel cache 108, le faisceau lumineux 106 qui est effectivement émis par le dispositif projecteur 100 n'est pas émis au-dessus d'une ligne de coupure déterminée par la forme d'une partie supérieure 109 du cache 108.
  • Le fait d'avoir une source lumineuse disposée, dans le sens de sa longueur, dans l'alignement des foyers F1 et F2 du réflecteur donne une forme particulièrement allongée au réflecteur 101. Par ailleurs, le fait qu'il est nécessaire, pour des raisons thermiques, de conserver un certain éloignement entre la lentille de projection de la glace de sortie contribue à la forme allongée du dispositif projecteur considéré. Ainsi, l'encombrement général des dispositifs projecteurs elliptiques classiques de l'état de la technique est important dans le sens de leur longueur. Ils nécessitent donc, dans le véhicule dans lequel ils sont destinés à être placés, une profondeur importante. Un tel encombrement spatial ne permet ainsi pas de s'adapter à des emplacements dont l'espace disponible est réduit en profondeur ; or de telles configurations, notamment du fait de l'évolution des exigences des constructeurs, notamment en terme de style, sont de plus en plus fréquentes.
  • Un problème se pose donc pour la conception de certains dispositifs projecteurs, les volumes qui leur sont réservés présentant désormais des formes moins conventionnelles qu'auparavant.
  • L'objet de l'invention propose une solution aux problèmes qui viennent d'être exposés. Dans l'invention, on propose la réalisation d'un module optique présentant un réflecteur dont la surface réfléchissante résulte de la juxtaposition de surfaces particulières de telle sorte que ledit réflecteur peut être contenu dans des volumes inhabituels, notamment allongés en hauteur et réduits en profondeur par rapport aux volumes occupés par les dispositifs projecteurs de l'état de la technique. A cet effet, on propose notamment que le réflecteur soit constitué par la réunion d'au moins deux portions d'ellipsoïdes, des foyers de ces ellipsoïdes étant confondus. La source lumineuse n'est alors plus disposée dans le sens de la longueur du dispositif projecteur qu'elle équipe. Avantageusement, la source lumineuse disposée au sein du réflecteur peut alors présenter une orientation qui facilite son accès, par exemple pour des opérations de remplacement de lampes.
  • L'invention concerne donc essentiellement un module optique pour dispositif projecteur elliptique de véhicule automobile, ledit module optique comportant notamment un réflecteur, une source lumineuse émettant des rayons lumineux, et une lentille de projection, ledit réflecteur présentant une face interne réfléchissante pour réfléchir vers la lentille de projection au moins une partie des rayons lumineux émis par la source lumineuse, tel que la face interne du réflecteur est constituée de la réunion d'au moins une première portion d'une première forme d'ellipsoïde, et d'une deuxième portion d'une deuxième forme d'ellipsoïde, la première forme d'ellipsoïde présentant un premier foyer principal et un deuxième foyer principal, la deuxième forme d'ellipsoïde présentant un premier foyer principal et un deuxième foyer principal, le deuxième foyer principal de la première forme d'ellipsoïde étant confondu avec le premier foyer principal de la deuxième forme d'ellipsoïde. La deuxième portion de forme d'ellipsoïde permet ainsi la réflexion vers la lentille de projection d'une partie des rayons lumineux émis par la source lumineuse et réfléchis par la première portion de forme d'ellipsoïde.
  • On considère ici que deux foyers principaux, ou plus généralement deux points, sont confondus si l'un des deux foyers principaux se situe à l'intérieur d'un cercle ayant pour centre l'autre foyer principal, et un diamètre de la taille de l'image de la source lumineuse (utilisée dans le réflecteur) au niveau de ce dit autre foyer principal. Ceci permet de définir un intervalle de distance entre les deux foyers principaux pour qu'ils puissent être considérés comme confondus. Cet intervalle est fonction de la source lumineuse utilisée. Par exemple, cette distance peut être de quelques millimètres et excède rarement deux centimètres.
  • De façon très générale, on peut ainsi considérer que l'invention concerne un dispositif d'éclairage pour véhicule du type module elliptique, où le réflecteur est composé d'une ou plusieurs pièces, et où des rayons lumineux issus de la source viennent se réfléchir deux fois et non une seule avant de passer au travers de la lentille de projection, puis de sortir du module à travers la glace de fermeture pour constituer le faisceau lumineux (si le réflecteur est en plusieurs pièces, la double réflexion a lieu sur une même pièce).
  • Outre les caractéristiques principales qui viennent d'être mentionnées dans le paragraphe précédent, le module optique selon l'invention peut présenter une ou plusieurs caractéristiques supplémentaires parmi les suivantes :
    • le deuxième foyer principal de la deuxième forme d'ellipsoïde et le premier foyer principal de la première forme d'ellipsoïde constituent les foyers principaux d'une troisième forme d'ellipsoïde dont une portion contribue à la constitution de la face interne du réflecteur ;
    • la portion de la troisième forme d'ellipsoïde contribuant à la constitution de la face interne du réflecteur est disposée entre la première portion et la deuxième portion de forme d'ellipsoïde;
    • la première portion de forme d'ellipsoïde a pour fonction principale de récupérer un maximum de flux lumineux émis par la source lumineuse; la deuxième portion de forme d'ellipsoïde a pour fonction principale d'assurer une portée satisfaisante au faisceau lumineux produit par le module optique ; et la troisième portion de forme d'ellipsoïde a pour fonction principale d'assurer un étalement du faisceau lumineux produit par le module optique ;
    • la deuxième portion de forme d'ellipsoïde est prolongée par une portion complémentaire de surface réfléchissante apte à réfléchir vers la lentille de projection certains des rayons lumineux émis par la source lumineuse ;
    • le deuxième foyer principal de la deuxième forme d'ellipsoïde est confondu avec le foyer objet de la lentille de projection ;
    • la source lumineuse est disposée au voisinage du premier foyer principal de la première forme d'ellipsoïde ;
    • la source lumineuse est disposée selon un plan horizontal ;
    • le filament de la source lumineuse est positionné selon une direction différente de la direction de l'axe optique du dispositif projecteur elliptique ;
    • la source lumineuse est disposée selon un plan vertical ;
    • le filament de la source lumineuse est orienté selon une direction, globalement opposée à une direction d'émission du dispositif projecteur elliptique, en formant un angle compris entre 30 degrés et 90 degrés avec l'axe optique, notamment 86 degrés ;
    • le module optique comporte un cache pour intercepter une partie des rayons lumineux réfléchis par le réflecteur, ledit cache étant disposé au voisinage du foyer objet de la lentille de projection ;
    • au moins deux des portions de forme d'ellipsoïde constituant la face interne du réflecteur sont des pièces distinctes.
  • Les différentes caractéristiques supplémentaires du dispositif 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.
  • La présente invention se rapporte également à un véhicule automobile équipé d'un dispositif projecteur comportant le module optique selon l'invention, avec ses caractéristiques principales et éventuellement une ou plusieurs caractéristiques supplémentaires qui viennent d'être évoquées.
  • L'invention et ses différentes applications seront mieux comprises à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent.
  • Celles-ci ne sont présentées qu'à titre indicatif et nullement limitatif de l'invention. Les figures montrent :
    • à la figure 1, déjà décrite, un exemple de réalisation de module optique de l'état de la technique ;
    • à la figure 2, un premier exemple de réalisation du module optique selon l'invention;
    • à la figure 3, une première variante d'un deuxième exemple de réalisation du module selon l'invention ;
    • à la figure 4, une deuxième variante d'un deuxième exemple de réalisation du module selon l'invention ;
    • à la figure 5, une première représentation schématique de différents agencements possibles de portions d'ellipsoïdes formant le réflecteur du module optique selon l'invention.
  • Les différents éléments apparaissant sur plusieurs figures auront gardé, sauf précision contraire, la même référence. Les notions de direction et de position, de type "haut", "bas", "vertical", "horizontal"...sont mentionnées dans des conditions classiques d'utilisation du module optique selon l'invention une fois que celui-ci est disposé dans un dispositif projecteur monté sur un véhicule automobile.
  • La figure 2 montre un premier exemple 200 de module optique selon l'invention. II comporte une lentille de projection 206, un réflecteur 201, au sein duquel est positionnée une source lumineuse 202, constituée essentiellement d'une lampe 203, d'un support de lampes 204 et d'un filament 205. Dans les exemples considérés, les lampes représentées comportent des filaments. L'objet de l'invention s'étend évidemment aux modules optiques faisant intervenir d'autres types de sources lumineuses, notamment des diodes électroluminescentes, ou LEDs, ou encore des lampes à xénon ;dans ce dernier cas, le filament est remplacé par un arc électrique générant des rayons lumineux.
  • La lentille de projection 206 est caractérisée par un axe central 207, passant par le foyer objet et le foyer image de la lentille, correspondant ainsi à l'axe optique du dispositif projecteur dans lequel le module optique 200 est destiné à être positionné. L'exemple représenté correspond à une vue de dessus; ainsi, dans cet exemple, la source lumineuse 202 est positionnée selon un plan horizontal, le filament 205 étant contenu dans ce plan horizontal.
  • Les surfaces réfléchissantes du réflecteur intervenant dans les différents exemples de réalisation qui vont être décrits dans la suite du document vont être définis notamment en référence à des surfaces définies à partir du terme ellipsoïde. D'une manière générale, un ellipsoïde, désignant ici un ellipsoïde de révolution, est un volume engendré par la révolution d'un ellipse autour de l'un des ses axes. Ainsi, toute section plane d'un ellipsoïde est une ellipse. Dans le présent document, on fait référence aux termes "formes d'ellipsoïdes" pour désigner une forme considérée dont la représentation mathématique générique connue la plus proche est l'ellipsoïde. De manière connue, un ellipsoïde présente trois ellipses principales, correspondant aux intersections des plans principaux de l'ellipsoïde avec l'ellipsoïde. On désigne par foyer principal d'un ellipsoïde chacun des foyers des ellipses principales de l'ellipsoïde. Deux ellipsoïdes distinctes présentant un foyer principal en commun sont dites conjuguées. L'expression "foyer principal de forme d'ellipsoïde" désigne un point situé dans le voisinage immédiat d'un foyer principal de l'ellipsoïde se rapprochant le plus de la forme d'ellipsoïde considérée.
  • Dans l'exemple représenté, le réflecteur 201 est constitué par la réunion de trois parties distinguables :
    • une première partie 207 consiste en une portion d'une première forme d'ellipsoïde 211, désignée comme première portion, caractérisée par un premier foyer principal F11 et par un deuxième foyer principal F12; le filament de la lampe est approximativement centré sur le premier foyer ;
    • une deuxième partie 208 consiste en une portion d'une deuxième forme d'ellipsoïde 212, désignée comme deuxième portion, caractérisée par un premier foyer principal F21 et par un deuxième foyer principal F22; selon l'invention, la première forme d'ellipsoïde 211 et la deuxième forme d'ellipsoïde 212 sont conjuguées, c'est-à-dire que le premier foyer principal F21 de la deuxième forme d'ellipsoïde et le deuxième foyer principal F12 de la première forme d'ellipsoïde sont confondus ;
    • une troisième partie 209 consiste en une portion d'une troisième forme d'ellipsoïde 213, désignée comme troisième portion, caractérisée par un premier foyer principal F31 et par un deuxième foyer principal F32; la troisième partie 209 assure la continuité, entre la première partie 207 et la deuxième partie 208 précédemment mentionnées, de la surface réfléchissante du réflecteur 201. Dans l'exemple représenté, la troisième forme d'ellipsoïde 213 est conjuguée avec la première forme d'ellipsoïde 211 et la deuxième forme d' ellipsoïde 212: d'une part le premier foyer F11 de la première forme d'ellipsoïde et le premier foyer principal F31 de la troisième forme d'ellipsoïde sont confondus; d'autre part, le deuxième foyer principal F22 de la deuxième forme d'ellipsoïde et le deuxième foyer principal F32 de la troisième forme d'ellipsoïde sont confondus ;ces derniers foyers sont, dans les exemples représentés, confondus avec le foyer objet de la lentille 206.
  • Dans l'exemple représenté, la surface réfléchissante résulte donc de l'association de trois portions de formes d'ellipsoïdes. Dans d'autres modes de réalisation, non représentés, on combine simplement les portions des deux premières formes d'ellipsoïde ; le résultat obtenu est alors moins performant en terme de récupération de flux lumineux, mais est suffisant pour répondre aux exigences normatives. Dans la pratique, les portions de forme d'ellipsoïdes sont en fait constituées de portions de plans qui sont juxtaposés, pour former une surface avoisinant celle d'un ellipsoïde ; ainsi, les termes "portions de forme d'ellipsoïde" doit englober, au sens de l'invention, ce type de réalisations.
  • Les figures 3 et 4 montre un deuxième exemple de réalisation de l'invention, représentés en vue de côté, dans une première variante et une deuxième variante, référencées respectivement 300 et 400. Ainsi, dans ce deuxième exemple, la source lumineuse 202 est positionnée selon un plan vertical, le filament 205 étant contenu dans ce plan vertical. La différence entre la figure 3 et la figure 4 résulte dans une variation de l'inclinaison de la source lumineuse 202 : à la figure 3, l'axe principal - correspondant à l'axe du filament 205, passant par les foyers principaux F11 et F12 de la première forme d'ellipsoïde 207 - forme un angle de 86 degrés avec l'axe optique 207, alors qu'à la figure 4, cet angle est de 40 degrés.
  • Dans tous les exemples représentés, on constate que l'orientation de la source lumineuse est globalement opposée à la direction d'émission finale du faisceau lumineux sortant de la lentille. Par direction globalement opposée, on désigne le fait qu'une demi-droite qui prolongerait le filament dans la direction opposée à celle du support de la source lumineuse, ou, dans le cas d'une lampe à décharge, qui comprendrait l'axe joignant les deux électrodes et se prolongerait dans la direction opposée à celle du support de la source lumineuse, ou, dans le cas d'une LED, qui correspondrait à la direction moyenne d'émission de lumière de la LED, ne traverserait jamais un plan défini comme le plan comprenant la face d'entrée de la lentille de projection. Par exemple, dans le cas d'une LED lambertienne la direction moyenne d'émission de lumière de la LED est la demi perpendiculaire au plan du semi-conducteur et qui se prolonge dans la direction opposée à la surface éclairante du semi-conducteur.
  • Par ailleurs, comme visible à la figure 4, la deuxième partie 208 est complétée par une portion complémentaire 401 de surface réfléchissante apte à réfléchir vers la lentille de projection 206 certains des rayons lumineux émis par la source 202.
  • Sur la figure 4, on a représenté différents rayons lumineux afin de mettre en évidence la contribution de chacune des portions des formes d'ellipsoïdes intervenant dans l'exemple représenté.
  • Un premier rayon S1, passant par le foyer F11, est réfléchi par la première partie 207 avant de passer par le foyer F12 ; le rayon S1 atteint alors la partie complémentaire 401, qui renvoie ledit rayon vers la lentille 206. On peut remarquer ici que sans la présence de la partie complémentaire 401, le premier rayon S1 ne contribuerait pas au faisceau lumineux produit par le dispositif projecteur dans lequel est disposé le module optique 400.
  • Un deuxième rayon S2, passant par le foyer F11 et orienté selon l'axe du filament, passe par le foyer F21 puis est réfléchi par la deuxième partie 208 avant de passer par le foyer F22 ; le rayon S2 traverse alors la lentille 206 pour ressortir de ladite lentille selon une direction globalement horizontale.
  • Un troisième rayon S3, passant par le foyer F31 est réfléchi par la troisième partie 209 avant de passer par le foyer F32 ; le rayon S3 traverse alors la lentille 206 pour ressortir de ladite lentille selon une direction globalement horizontale.
  • Dans la pratique, la première portion 207 de forme d'ellipsoïde a pour fonction principale de récupérer un maximum de flux lumineux, éventuellement en coopération avec la partie complémentaire 401 ; la deuxième portion 208 de forme d'ellipsoïde a pour fonction principale d'assurer une portée satisfaisante au faisceau lumineux produit ;la troisième portion 209 de forme d'ellipsoïde a pour fonction principale d'assurer un étalement du faisceau lumineux produit.
  • Une différence essentielle entre l'exemple de la figure 2 et les exemples des figures 3 et 4 réside dans la forme globale du faisceau lumineux produit, de forme globalement arrondie dans le premier exemple, et de forme globalement rectangulaire dans le deuxième exemple.
  • La figure 5 est une représentation schématique illustrant le fait que, en respectant les caractéristiques essentielles de l'invention, à savoir la combinaison de formes d'ellipsoïdes conjuguées pour réaliser une surface réfléchissante de réflecteur, il est possible d'adapter la forme du module optique en fonction de contraintes liées à l'espace disponible. Ainsi, sur cette figure, on a représenté en traits pleins une première disposition de la première ellipsoïde 211 et de la deuxième ellipsoïde 212 adaptée pour coopérer de manière optimale avec une première position de la lentille de projection 206. Sur la figure 5, on a par ailleurs représenté en traits pointillés une deuxième disposition de la première ellipsoïde 211 et de la deuxième ellipsoïde 212 adaptée pour coopérer de manière optimale avec une deuxième position de la lentille de projection 206. Le passage de la première disposition à la deuxième disposition s'effectue par une rotation, autour d'un axe perpendiculaire au plan de la figure passant par le premier foyer principal F11 de la première ellipsoïde 211. Une telle rotation entraîne le déplacement du premier foyer principal F21 de la deuxième ellipsoïde 212. Le deuxième foyer principal F22 de la deuxième ellipsoïde est alors également déplacé, sa position étant alors définie, dans cet exemple, de telle sorte que le premier foyer principal F11 de la première ellipsoïde et le deuxième foyer principal de la deuxième ellipsoïde constituent les deux foyers principaux de la troisième ellipsoïde 213 non représentée.
  • Un autre exemple, non représenté, illustrant l'adaptabilité du module optique selon l'invention en fonction d'un volume disponible consiste à effectuer une rotation de la première ellipsoïde 211 et de la deuxième ellipsoïde 212, non plus autour du premier foyer F11, mais autour du deuxième foyer F12 de la première ellipsoïde, confondu selon l'invention avec le premier foyer F21 de la deuxième ellipsoïde 212.
  • Dans différents exemple de réalisation, on dispose un cache au niveau du foyer objet de la lentille de projection pour intercepter une partie des rayons lumineux émis par la source lumineuse, éventuellement après une réflexion par le réflecteur, de manière à créer une ligne de coupure correspondant aux règlementations pour que le faisceau lumineux produit soit de type code. Dans certains exemples, le cache est amovible, le dispositif projecteur correspondant étant alors de type bifonctions code/route.
  • Selon les exemples de réalisation, le réflecteur est constitué d'une pièce monobloc, regroupant à elle seule les différentes portions de forme d'ellipsoïde, ou résulte de la juxtaposition de différentes parties ;ces différentes parties ne constituent alors pas une pièce monobloc, mais sont des pièces distinctes qui sont réunies après leur fabrication pour constituer la face interne du réflecteur ; avantageusement, chacune des parties correspond alors à une des portions de forme d'ellipsoïde qui ont été décrite.
  • Outre un avantage lié à une adaptabilité à des volumes disponibles strictement définis, le module optique selon l'invention présente différents avantages complémentaires :
    • le rendement en terme de flux lumineux est de l'ordre de 60 % pour un feux de croisement, et environ 65 % pour un feu de route selon la répartition lumineuse respective, ce qui est supérieur aux modules optique de l'état de la technique.
    • la source lumineuse, du fait de son orientation selon une direction globalement opposée à une direction d'émission du dispositif projecteur dans lequel elle est disposée, est rendue plus accessible depuis l'extérieur du véhicule qui en est équipé, par exemple pour des opérations de remplacement de la lampe.

Claims (11)

  1. Module optique (200, 300, 400) pour dispositif projecteur elliptique de véhicule automobile, ledit module optique comportant notamment un réflecteur (201), une source lumineuse (202) émettant des rayons lumineux (S1 ;S2 ;S3), et une lentille de projection (206), ledit réflecteur présentant une face interne réfléchissante pour réfléchir vers la lentille de projection au moins une partie des rayons lumineux émis par la source lumineuse,
    caractérisé en ce que la face interne du réflecteur est constituée de la réunion d'au moins une première portion (207) d'une première forme d'ellipsoïde (211), et d'une deuxième portion (208) d'une deuxième forme d'ellipsoïde (212), la première forme d'ellipsoïde présentant un premier foyer principal (F11) et un deuxième foyer principal (F12), la deuxième forme d'ellipsoïde présentant un premier foyer principal (F21) et un deuxième foyer principal (F22), le deuxième foyer principal de la première forme d'ellipsoïde étant confondu avec le premier foyer principal de la deuxième forme d'ellipsoïde, la deuxième portion (208) de forme d'ellipsoïde permettant la réflexion vers la lentille de projection (206) d'une partie des rayons lumineux émis par la source lumineuse (202) et réfléchis par la première portion (207) de forme d'ellipsoïde, et
    en ce que le deuxième foyer principal de la deuxième forme d'ellipsoïde et le premier foyer principal de la première forme d'ellipsoïde constituent les foyers principaux d'une troisième forme d'ellipsoïde (213) dont une portion (209) contribue à la constitution de la face interne du réflecteur cette portion (209) de la troisième forme d'ellipsoïde
    étant disposée entre la première portion (207) et la deuxième portion (208) de forme d'ellipsoïde.
  2. Module optique selon la revendication précédente caractérisé en ce que :
    - ladite première portion (207) de forme d'ellipsoïde a pour fonction principale de récupérer un maximum de flux lumineux émis par la source lumineuse (202) ;
    - ladite deuxième portion (208) de forme d'ellipsoïde a pour fonction principale d'assurer une portée satisfaisante au faisceau lumineux produit par ledit module optique ; et
    - ladite troisième portion (209) de forme d'ellipsoïde a pour fonction principale d'assurer un étalement du faisceau lumineux produit par ledit module optique.
  3. Module optique selon l'une au moins des revendications précédentes caractérisé en ce que la deuxième portion de forme d'ellipsoïde est prolongée par une portion complémentaire (401) de surface réfléchissante apte à réfléchir vers la lentille de projection certains des rayons lumineux émis par la source lumineuse.
  4. Module optique selon l'une au moins des revendications précédentes caractérisé en ce que le deuxième foyer principal de la deuxième forme d'ellipsoïde est confondu avec le foyer objet de la lentille de projection.
  5. Module optique selon l'une au moins des revendications précédentes caractérisé en ce que la source lumineuse est disposée au voisinage du premier foyer principal de la première forme d'ellipsoïde.
  6. Module optique selon l'une au moins des revendications précédentes caractérisé en ce que la source lumineuse est disposée selon un plan horizontal.
  7. Module optique selon la revendication précédente caractérisé en ce que le filament de la source lumineuse est positionné selon une direction différente de la direction de l'axe optique du dispositif projecteur elliptique.
  8. Module optique selon l'une au moins des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que la source lumineuse est disposée selon un plan vertical.
  9. Module optique selon la revendication précédente caractérisé en ce que le filament de la source lumineuse est orienté selon une direction, globalement opposée à une direction d'émission du dispositif projecteur elliptique, en formant un angle compris entre 30 degrés et 90 degrés avec l'axe optique, notamment 86 degrés.
  10. Module optique selon l'une au moins des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte un cache pour intercepter une partie des rayons lumineux réfléchis par le réflecteur, ledit cache étant disposé au voisinage du foyer objet de la lentille de projection.
  11. Module optique selon l'une au moins des revendications précédentes caractérisé en ce que au moins deux des portions de forme d'ellipsoïde constituant la face interne du réflecteur sont des pièces distinctes.
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