EP2006604B1 - Module optique pour dispositif d'éclairage automobile - Google Patents

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EP2006604B1
EP2006604B1 EP08158436A EP08158436A EP2006604B1 EP 2006604 B1 EP2006604 B1 EP 2006604B1 EP 08158436 A EP08158436 A EP 08158436A EP 08158436 A EP08158436 A EP 08158436A EP 2006604 B1 EP2006604 B1 EP 2006604B1
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EP
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module
optical axis
transparent block
folder
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David Bourdin
Pierre Albou
Christian Kulig
Benoît Reiss
Jonathan Blandin
Vanesa Sanchez
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Valeo Vision SAS
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    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]

Definitions

  • the present invention relates to an optical module for automobile lighting device of the projector type. It applies more particularly to optical modules called elliptical modules comprising a light source associated with a reflector and closed by a dioptric element of the convergent lens type, for example a plano-convex lens, Fresnel lens.
  • the invention is also concerned with optical modules equipped with a fixed or movable cover able to intercept at least partially, depending on its position, the light beam emitted by the light source / reflector assembly.
  • the shape of the upper edge of the cache makes it possible to define the desired cut in the beam by imaging with the convergent lens.
  • the mobile cover on command and thanks to the presence of a motor, can take different positions with respect to the light source, including at least one position called “active" optically, that is to say a position where it obscures actually a part of the light beam, in particular for the module to emit a cut-off beam, such as a crossing beam (part of the cut being oblique) or anti-fog (with a horizontal cut).
  • active optically that is to say a position where it obscures actually a part of the light beam, in particular for the module to emit a cut-off beam, such as a crossing beam (part of the cut being oblique) or anti-fog (with a horizontal cut).
  • the cache may thus have one or more "active" positions, for example two, one for the traffic crossing function on the right and one for the traffic function on the left, and also a so-called “passive” function where it does not block the beam. light, thus allowing the module to emit light beams without cutoff of the road beam type.
  • active positions for example two
  • passive where it does not block the beam. light
  • the document US 4,914,747 discloses a lighting device for a projector type vehicle with a screen positioned between the light source and a dioptric element, the screen comprises a reflective block.
  • the aim of the invention is an optical module, for example an elliptical module, which offers improved optical performance, and more particularly improved performance in the context of the emission of an uninterrupted beam of the road type.
  • reflective coating is meant a reflective layer which can be deposited, for example by a vacuum deposition technique, on the upper face of the transparent block, or which can be attached to this face by any means. (This coating is advantageously reflecting on at least one of its faces, particularly its upper face once the folder in the mounting position, and in particular reflecting on both sides.)
  • the invention proposes here a new design of "folding" which is very advantageous: the "active" part of the folder, that is to say the reflective coating, being supported by this transparent block which does not interfere, or very little, with the light rays emitted by the source, or on the contrary which interferes in a controlled manner with these rays, one can eliminate the parasitic effects of a support which would be, for example, of metal.
  • the optical module is intended to emit at least one road-type uninterrupted beam, the upper face of the deflecting bender upwards at least some of the rays emitted by the source and / or reflected by the reflector in order to increase the maximum intensity of said beam.
  • the module can therefore be simply a single function module: a road module only.
  • the transparent block is disposed substantially perpendicular to the optical axis of the module, symmetrically with respect to this axis.
  • At least a portion of at least one of the right, left, front or rear side walls of the transparent block is made opaque, or diffusing, in particular by local metallization or by frosting or by association with an occulting element.
  • the transparent block may have right, left, front and rear side walls parallel to each other: this is its simplest embodiment.
  • the transparent block may also have a hexahedron shape, that is to say six-sided polyhedron, whose volume is delimited by two parallel rectangular faces and four trapezoidal lateral faces.
  • the transparent block may have a flat upper face: this is its simplest embodiment. But it can also be envisaged that it is at least locally curved, especially along length. Again, this is a parameter that can be used to influence the photometric distribution of the emitted beam.
  • the module is a multi-module, in particular two functions.
  • it also comprises a cover, which is arranged between the folder and the dioptric element: the cover is in particular mounted movably between at least one optically active position and a retracted position.
  • the optically active position of the cache corresponds to the emission by the module of a cut-off beam, in particular of the code type, and its retracted position corresponds to the emission by the module of an uninterrupted beam, in particular of the road type. It may then be preferable that the cover be able to make the folder at least partially ineffective optically when it is in the optically active position.
  • An “optically active position” is understood to mean a position of the cache such that it intercepts a portion of the rays emitted directly by the source or reflected by the reflector.
  • the cover has, in the optically active position, its upper edge at a height such as that of the upper face of the block of the folder that it intercepts a part of the rays reflected by the upper face. reflective coating thereof.
  • the dioptric element is in particular a lens.
  • the light source equipping the module may be a filament lamp, or a xenon arc lamp, or a light emitting diode or a group of light emitting diodes.
  • the invention also relates to a motor vehicle headlight which comprises an optical module as described above.
  • front, “back”, “up”, “down”, “upper” or “lower” is understood throughout the present text according to the position of the module once integrated, possibly in a projector, and mounted on a vehicle in normal operating mode. It is recalled that the module is arranged, once mounted in the projector and then in the vehicle, and as shown in the following figures, so that its optical axis is contained in a substantially horizontal plane (substantially, because the module can be adjusted, in fact, so that its optical axis is slightly inclined, especially downwards, less than 2 °).
  • optical axis means a dimension measured along the optical axis
  • width is a dimension measured horizontally perpendicular to the optical axis
  • height is a dimension measured vertically perpendicular to the optical axis.
  • a module according to the prior art, of the elliptical kind which comprises, arranged on an optical axis X, a reflector R of the ellipsoidal genus receiving a light source S, then a lens L convex plane type .
  • the module is here a module intended to emit a road beam only.
  • the light source S is of any suitable type. In this case, it is a halogen lamp.
  • the source S is at the first focus of the reflector R.
  • the convergent lens L has a focus substantially coincident with the second focus of the reflector R.
  • the light rays r1, r2, r3, r4 emitted by the light source S are sent towards the lens L either directly or after reflection on the wall of the reflector R.
  • the rays emerging from the lens L then form a light beam.
  • the rays represented in dotted lines are the average radii passing through the second focus of the reflector.
  • the figure 2 is a longitudinal section of a modified elliptical road module according to the invention (in all the figures, the same references represent the same components).
  • the only modification with respect to the module according to the preceding figure is the presence of an additional optical element, the folder P, in the vicinity of the second focus of the reflector R.
  • This folder consists of a block B of transparent material, of parallelepiped shape , oriented perpendicularly to the optical axis X in a substantially vertical plane.
  • a reflective coating Re which is here a deposit of aluminum, vacuum deposited from a thickness of less than one micron to tens of microns. Its upper face is located on the optical axis X of the module, or in its vicinity, being preferably located under the optical axis X, for example about 2 mm below the optical axis X.
  • the paths of the four limit radii r'1, r'2, r'3 and r'4 have changed: the radius r'1 reaches the coating Re coming from the lower part of the reflector, it is deflected down and then returned in the lens to contribute to the lower part of the beam.
  • the radius r'2 successively crosses the two side walls of the glass block B: it emerges from B in the same orientation with which it had entered.
  • the radius r'4 strikes the reflective coating Re coming from the upper part of the reflector R: it is deflected upwards before passing through the lens L and contributing to the upper part of the beam.
  • the radius r'3 passes over the folder P and is not affected.
  • the figure 3 is an isolux of the road beam obtained with the module according to the prior art of the figure 1 : Its maximum illumination is 113 Lux at 25 meters, for a total flow of 1616 lumen.
  • the maximum iso illumination curve Cmax represented on the figure 3 corresponds to a level of 64 Lux.
  • the figure 4 is an isolux of the module according to the invention of the figure 2 . Its maximum illumination is 170 Lux at 25 meters for a total flow of 1610 lumens.
  • the maximum illumination iso curve Cmax 'represented on the figure 4 corresponds to a level of 128 Lux.
  • the folder therefore has a very beneficial effect on the maximum light intensity values of a road beam. And this advantage is much greater than the slight loss of induced flux (which is due in particular to the fact that there are losses in r'2 type rays, which pass through the glass block, and the losses also suffered by the rays deviated by the reflective coating, which is not 100% reflective but also a little absorbent).
  • the figure 5 shows a variant of folder according to the invention: the wall "most downstream" of the block B relative to the optical axis X of the module is provided in the lower part of a coating B1 opacifier.
  • This coating can replace, in the lower part, the static cover Cs mentioned above. It can also make it possible to improve or to adjust more precisely the light distribution of the beam.
  • the figure 6 shows a second module variant according to the invention: the only difference with the variant according to the figure 2 is the fact that here the light source S is not a filament lamp but a light-emitting diode, whose emitting surface is turned in the opposite direction to that of the optical axis X: the rays emitted in a half-plane are reflected by the reflector, then some of them, either coming from above or from below, are deflected by the folder according to the same principle as figure 2 .
  • the light source S is not a filament lamp but a light-emitting diode, whose emitting surface is turned in the opposite direction to that of the optical axis X: the rays emitted in a half-plane are reflected by the reflector, then some of them, either coming from above or from below, are deflected by the folder according to the same principle as figure 2 .
  • the light source S is not a filament lamp but a light-emitting diode, whose emitting
  • the Figures 7, 8 and 9 relate to a third module variant according to the invention: a bi-function module code / route.
  • the source is a xenon lamp.
  • the reflector R is a little different, including a lower part "flat" because less useful optically than in previous cases.
  • a mobile cover C arranged between the folder P and the lens L, in the immediate vicinity of the folder P. The figures show it in different positions.
  • the cache C (which is in fact a double cache, of approximately V-shaped section, as described for example in the patent FR 07 01290 filed on February 22, 2007 ) is in the up position, an optically active position capable of creating, according to the shape of its upper edge, the code-type cut in the beam, in a known manner (it is clear that the cache C can define any other appropriate cutoff profile).
  • the reflecting surface Re of the folder P is in the immediate vicinity of the optical axis of the projector, under the upper edge of the cover C in its optically active position.
  • the folder according to the invention is static, and is not secured to the cache, although in its immediate vicinity, in front of it.
  • the movement of the cover is achieved by any appropriate means, in particular with the aid of an electric motor controlled by a control panel or automatically, or by any appropriate manual means.
  • the bi-function module can be coupled with an automatic switching device from one type of beam to another, such as that described in the patent. FR 2,877,892 .
  • the Z axis is a vertical axis, or slightly inclined to the vertical in the case of a slight inclination of the optical axis X relative to the horizontal due to a range correction performed on the module once in place on the vehicle.
  • At least one of the front faces F in or rear F out of the transparent block constituting the folder P can be inclined relative to to the Z axis. More precisely, the rear face F in can be inclined towards the rear of the angle ⁇ in , and the front face F out can be inclined towards the front of the angle ⁇ out .
  • angles ⁇ in and ⁇ out formed respectively by the rear faces F in and before F out with the Z axis are advantageously between 5 ° and 30 °, the angle ⁇ in being less than or equal to the angle ⁇ out .
  • angles ⁇ in and ⁇ out equal to each other and to the value 17 ° are chosen, the angles ⁇ in and ⁇ out being measured from the Z axis.
  • the folder P therefore constitutes a transparent block symmetrical with respect to the axis Z, hexahedron-shaped.
  • the upper face F top of this volume has for example a width W top of about 6 mm, and a length D top of between 2 mm and 10 mm, and preferably equal to about 5 mm.
  • the rear faces F in and front F out being inclined in this way, the length of the lower face F bottom of the folder P is lower than that D top of the upper face F top .
  • the folder P then behaves like a deviating prism. In this way, some of the rays passing through the transparent block constituting the folder may be deviated to improve the quality and / or homogeneity of the light beam leaving the module.
  • FIG 12 represents an isolux of the module according to the embodiment of the invention on the Figures 10A and 10B .
  • the maximum illumination is 163 Lux at 25 meters for a total flow of 1610 lumens.
  • the curve iso maximum illumination Cmax "shown on the figure 12 corresponds to a level of 128 Lux.
  • the inclination of the faces F in and F out of the folder therefore has a very beneficial effect on the maximum light intensity values of a road beam.
  • At least one of the rear faces F in and before F out of the transparent block may be curved, in particular at least partially concave, as has been represented on the figure 11C .
  • the angle ⁇ out that the output face F out forms with the Z axis is greater than the angle ⁇ in which the input face F in forms with the Z axis.
  • the figure 11C still represents an alternative embodiment of the transparent block constituting the folder P, in which the rear end and front end are this time curved: they are both concave, with a radius of curvature of about 35mm. Preferably, their radius of curvature is between 20 and 50 mm, in particular between 30 and 40 mm. It can also be provided that only the front face F out is concave, and that the rear face F in remains flat, in a vertical or inclined plane. The appropriate curvature of a face or faces of the transparent block makes it possible to deviate the rays in a controlled manner, as explained above.
  • the lateral faces F left and F right not be parallel, but to make an angle with the axis Z.
  • the lateral faces F left and F right will have the same inclination, so that that the block transparent retains symmetry with respect to a vertical plane passing through the optical axis X.
  • Such a design has the advantage of not introducing a lack of homogeneity on the sides of the beam: one notices in fact on the figure 4 that a transparent parallelepipedic block such as B whose upper face has a width extending over substantially the entire width of the module transversely to the optical axis generates defects of homogeneity on the beam. More precisely, as can be seen on the figure 4 , the different isolux each have a "throttle" on either side of the optical axis X, just above the horizontal, for values of the opening angle of about 30%.
  • the transparent block has an upper face whose width W top is restricted with respect to the total width of the system and reduced with respect to the width W bottom of the lower face, its main vocation being to act locally only in the vicinity of the zone of maximum concentration. It can be seen that the lateral defects described above no longer appear on the isoluxes of the figure 12 .

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Description

  • La présente invention a pour objet un module optique pour dispositif d'éclairage automobile du type projecteur. Elle s'applique plus particulièrement aux modules optiques appelés modules elliptiques comprenant une source de lumière associée à un réflecteur et fermé par un élément dioptrique du type lentille convergente, par exemple une lentille de type plan-convexe, lentille de Fresnel. L'invention s'intéresse aussi aux modules optiques équipés d'un cache fixe ou mobile apte à intercepter au moins partiellement, selon sa position, le faisceau lumineux émis par l'ensemble source lumineuse/réflecteur. La forme du bord supérieur du cache permet de délimiter la coupure voulue dans le faisceau par imagerie avec la lentille convergente.
  • Pour plus de détails sur les modules à cache mobile, on peut notamment se reporter aux brevets EP 1 197 387 , EP 1 422 471 ou EP 1 442 472 . Le cache mobile, sur commande et grâce à la présence d'un moteur, peut prendre différentes positions par rapport à la source lumineuse, dont au moins une position dite « active » optiquement, c'est-à-dire une position où il occulte effectivement une partie du faisceau lumineux, notamment pour que le module émette un faisceau à coupure, comme un faisceau de type croisement (une partie de la coupure étant oblique) ou anti-brouillard (avec une coupure horizontale). Le cache peut ainsi présenter une ou plusieurs positions « actives », par exemple deux, une pour la fonction croisement trafic à droite et une pour la fonction trafic à gauche, et aussi une fonction dite « passive » où il n'occulte pas le faisceau lumineux, permettant ainsi au module d'émettre des faisceaux lumineux sans coupure du type faisceau de route. Pour des exemples de modules à cache fixe, on peut se rapporter notamment au brevet FR 2 75 4039 , qui décrit des modules aptes à émettre des faisceaux de croisement ou anti-brouillard par exemple.
  • Il est déjà connu du brevet EP 1 746 340 un module elliptique avec cache, qui est en outre muni d'une « plieuse », c'est-à-dire un élément à fonction optique qui est apte à dévier les rayons émis par la source ou réfléchis par le réflecteur. Dans ce brevet, la plieuse est une surface réfléchissante disposée entre le cache et la source lumineuse, et qui peut faire partie intégrante du cache lui-même.
  • Le document US 4 914 747 divulgue un dispositif d'éclairage pour un véhicule du type projecteur avec un écran positionné entre la source lumineuse et un élément dioptrique, l'écran comporte un bloc réfléchissant.
  • L'invention a pour but un module optique, par exemple un module elliptique, qui offre des performances optiques améliorées, et plus particulièrement des performances améliorées dans le cadre de l'émission d'un faisceau sans coupure de type route.
  • L'invention a tout d'abord pour objet un module optique pour dispositif d'éclairage de véhicule automobile comprenant
    • un réflecteur définissant un axe optique,
    • un élément dioptrique,
    • une source lumineuse disposée entre le réflecteur et l'élément dioptrique,
    • une plieuse disposée entre la source et l'élément dioptrique et comportant un bloc transparent dont la face supérieure est munie au moins partiellement d'un revêtement réfléchissant.
  • Dans la présente description, on appellera « transparent » un bloc qui peut être traversé par des rayons lumineux. Ce bloc peut ainsi être en verre, ou être en plastique transparent, le choix se faisant notamment en prenant en compte les contraintes thermiques régnant dans le module (différentes selon le type de source lumineuse utilisée). Un tel bloc transparent peut ainsi :
    • soit ne pas perturber de façon significative la direction ou l'intensité des rayons qui le traversent, quand il est constitué par exemple d'un parallélépipède,
    • soit au contraire imposer une déviation prédéterminée à ces rayons, de manière à ce qu'ils soient dirigés vers des zones particulières du faisceau lumineux émergeant du module.
  • On comprend par « revêtement réfléchissant » une couche réfléchissante qui peut être déposée, par exemple par une technique de dépôt sous vide, sur la face supérieure du bloc transparent, ou qui peut être rapportée sur cette face par tout moyen. (Ce revêtement est avantageusement réfléchissant sur au moins une de ses faces, notamment sa face supérieure une fois la plieuse en position de montage, et notamment réfléchissant sur ses deux faces.)
  • L'invention propose ici une nouvelle conception de « plieuse » qui est très avantageuse : la partie « active » de la plieuse, c'est-à-dire le revêtement réfléchissant, étant soutenue par ce bloc transparent qui n'interfère pas, ou très peu, avec les rayons lumineux émis par la source, ou au contraire qui interfère de manière contrôlée avec ces rayons, on peut éliminer les effets parasites d'un support qui serait, par exemple, en métal.
  • De préférence, le module optique est destiné à émettre au moins un faisceau sans coupure de type route, la face supérieure de la plieuse déviant vers le haut au moins certains des rayons émis par la source et/ou réfléchis par le réflecteur afin d'accroître l'intensité maximale dudit faisceau. Le module peut donc être simplement un module mono fonction : un module route seulement.
  • C'est dans le contexte de l'émission d'un faisceau route que ce type de plieuse est en effet très intéressant, puisque le bloc transparent support :
    • soit n'intercepte quasiment pas la lumière, et ne crée pas de coupure involontaire,
    • soit dévie de manière contrôlée les rayons lumineux qui le traversent de manière à ce qu'ils apportent une contribution à des zones prédéterminées du faisceau route.
  • C'est aussi dans ce contexte que son utilisation est la plus inattendue : en effet, c'est dans une configuration route que la conception d'un module est la plus simple : il n'est pas besoin d'utiliser un cache pour faire une coupure. Or ici on a quand même ajouté cette plieuse, et il s'est avéré, de façon surprenante, que sa présence avait un impact très positif sur la valeur d'intensité maximale obtenue dans le faisceau.
  • De préférence, le bloc transparent est disposé substantiellement perpendiculairement à l'axe optique du module, symétriquement par rapport à cet axe.
  • Selon une variante, au moins une partie d'au moins une des parois latérales droite, gauche, avant ou arrière du bloc transparent est rendue opaque, ou diffusante, notamment par métallisation locale ou par dépoli ou par association avec un élément occultant. On choisit de préférence, dans cette variante, d'opacifier plutôt le bloc dans la partie inférieure d'au moins une des faces latérales, droite, gauche, avant et arrière : cette opération a pour but, éventuellement, de remplacer un cache statique, parfois présent même pour faire des faisceaux route, afin de les délimiter nettement.
  • Le bloc transparent peut avoir des parois latérales droite, gauche, avant et arrière parallèles entre elles : c'est son mode de réalisation le plus simple. On peut ainsi avoir un bloc qui est simplement substantiellement sous la forme d'un parallélépipède. On peut aussi avoir un bloc dont au moins une de ses parois latérales est courbe. Dans ce cas là, et contrairement à ce qui a été énoncé précédemment, on va modifier la forme de la paroi de façon à ce que le bloc transparent puisse jouer un rôle optique, à la manière d'une lentille, et notamment influencer la répartition photométrique du faisceau émis par le module.
  • Le bloc transparent peut également avoir une forme d'hexaèdre, c'est-à-dire de polyèdre à six faces, dont le volume est délimité par deux faces rectangulaires parallèles et de quatre faces latérales trapézoïdales.
  • Le bloc transparent peut avoir une face supérieure plane : c'est son mode de réalisation le plus simple. Mais on peut aussi envisager qu'elle soit courbe au moins localement, notamment selon la longueur Là encore, c'est un paramètre sur lequel on peut jouer pour influencer sur la répartition photométrique du faisceau émis.
  • Selon une variante, le module est un module multi-, notamment bi fonctions. Dans ce cas, il comprend également un cache, qui est disposé entre la plieuse et l'élément dioptrique : le cache est notamment monté mobile entre au moins une position active optiquement et une position escamotée. La position active optiquement du cache correspond à l'émission par le module d'un faisceau à coupure, notamment de type code, et sa position escamotée correspond à l'émission par le module d'un faisceau sans coupure, notamment de type route. Il peut alors être préférable que le cache soit apte à rendre la plieuse au moins partiellement inefficace optiquement quand il est en position optiquement active.
  • On comprend par « position active optiquement » une position du cache telle qu'il intercepte une partie des rayons émis directement par la source ou réfléchis par le réflecteur.
  • On comprend par « plieuse inefficace optiquement » le fait
    • que le cache puisse soit intercepter les rayons réfléchis par la plieuse, notamment en étant disposé devant elle et en ayant un bord supérieur plus haut que les points les plus hauts de la face supérieure de la plieuse,
    • et/ou que la configuration cache /plieuse soit telle que les rayons réfléchis par la plieuse et qui ne seraient pas interceptés par le cache constituent un apport négligeable dans la constitution du faisceau émis par le module, notamment parce que les rayons réfléchis par la plieuse sont « perdus », c'est-à-dire qu'ils passent au dessus du cache mais n'entrent pas ensuite dans l'élément dioptrique (car trop « hauts »), et/ou parce qu'ils entrent dans l'élément dioptrique mais qu'ils en ressortent de façon diffuse, étant défocalisés par rapport à l'élément dioptrique, se retrouvant notamment dans la partie inférieure du faisceau du module et n'en constituant qu'un apport minime).
  • De même, on comprend par « plieuse partiellement inefficace optiquement » le fait que, lorsque le cache est en position active optiquement, ce dernier n'intercepte que partiellement les rayons réfléchis par la surface réfléchissante de la plieuse, les rayons qui ne sont pas interceptés par le cache et qui ne sont pas « perdus » contribuant à augmenter les performances du faisceau à coupure, et notamment sa portée.
  • Pour ce faire, une possibilité est que le cache ait, en position optiquement active, son bord supérieur à une hauteur telle par rapport à celle de la face supérieure du bloc de la plieuse qu'elle intercepte une partie des rayons réfléchis par la face supérieure du revêtement réfléchissant de celle-ci.
  • L'élément dioptrique est notamment une lentille.
  • La source lumineuse équipant le module peut être une lampe à filament, ou une lampe à arc de type xénon, ou encore une diode électroluminescente ou un groupe de diodes électroluminescentes.
  • L'invention a également pour objet un projecteur pour véhicule automobile qui comprend un module optique tel que décrit plus haut.
  • L'invention sera détaillée en se référant à la description ci-dessous d'exemples de réalisation non limitatifs et aux figures en annexe qui les illustrent :
    • La figure 1 est une représentation schématique un module elliptique mono fonction destiné à émettre un faisceau de type route selon l'art antérieur
    • La figure 2 est une représentation schématique un module elliptique mono fonction destiné à émettre un faisceau de type route selon une première variante de l'invention,
    • Les figures 3 et 4 sont les représentations simplifiées des isolux des faisceaux route obtenus respectivement par le module selon la figure 1 et par le module selon la figure 2
    • La figure 5 est une représentation d'une autre de plieuse selon l'invention.
    • La figure 6 est une représentation schématique d'un module elliptique mono fonction destiné à émettre un faisceau de type route selon une seconde variante de l'invention,
    • Les figures 7, 8 et 9 sont des représentations schématiques un module elliptique bi fonction destiné à émettre un faisceau de type code et de type route, selon une troisième variante de l'invention,
    • les figures 10A et 10B sont des représentations schématiques en perspective d'une variante de plieuses selon l'invention,
    • les figures 11A, 11B et 11C sont des représentations schématiques en coupe longitudinale par un plan vertical contenant l'axe optique du module elliptique d'autres variantes de plieuses selon l'invention, et
    • la figure 12 est une représentation simplifiée des isolux du faisceau route obtenu par le module équipé de la plieuse selon les figures 10A et 10B.
  • Toutes ces figures sont volontairement très schématiques, très simples et pas nécessairement à l'échelle pour en faciliter la lecture.
  • On comprend dans tout le présent texte les termes « avant », « arrière », « haut », « bas », « supérieur » ou « inférieur » d'après la position du module une fois intégré éventuellement dans un projecteur et monté sur un véhicule en mode de fonctionnement normal. On rappelle que le module est disposé, une fois monté dans le projecteur puis dans le véhicule, et tel que représenté aux figures suivantes, de façon à ce que son axe optique soit contenu dans un plan sensiblement horizontal (sensiblement, car le module peut être réglé, en effet, de façon à ce que son axe optique soit légèrement incliné, notamment vers le bas, de moins de 2°).
  • De même, on comprend dans tout le présent texte par « longueur », une dimension mesurée suivant l'axe optique, « largeur » une dimension mesurée horizontalement perpendiculairement à l'axe optique, et « hauteur » une dimension mesurée verticalement perpendiculairement à l'axe optique
  • Par exemple, sur les figures 1, 2 et 7 à 11C, l'« avant » est situé à droite, et l'« arrière » à gauche, et sur les figures 10A et 10B, Dtop est la longueur de la face Ftop de la plieuse, et Wtop est la largeur de cette même face Ftop.
  • En référence à la figure 1, on a représenté schématiquement en section longitudinale un module selon l'art antérieur, du genre elliptique, qui comprend, disposés sur un axe optique X, un réflecteur R du genre ellipsoïdal recevant une source lumineuse S, puis une lentille L de type plan convexe. Le module est ici un module destiné à émettre un faisceau route seulement. La source lumineuse S est de tout type approprié. En l'occurrence, il s'agit d'une lampe halogène. La source S se trouve au premier foyer du réflecteur R. La lentille convergente L a un foyer substantiellement confondu avec le second foyer du réflecteur R.
  • Les rayons lumineux r1, r2, r3, r4 émis par la source lumineuse S sont envoyés en direction de la lentille L soit directement, soit après réflexion sur la paroi du réflecteur R. Les rayons émergeant de la lentille L forment alors un faisceau lumineux. Les rayons représentés en pointillés sont les rayons moyens passant par le second foyer du réflecteur.
  • Ici, puisqu'il s'agit de faire un faisceau route, il n'y a aucun élément occultant de type cache apte à faire une coupure. Est cependant représenté, de façon connue, un cache statique Cs qui est un cadre permettant de délimiter avec netteté et précision la forme du faisceau sans coupure.
  • La figure 2 est une section longitudinale d'un module elliptique route modifié selon l'invention (dans toutes les figures, les mêmes références représentent les mêmes composants). La seule modification par rapport au module selon la figure précédente est la présence d'un élément optique additionnel, la plieuse P, au voisinage du second foyer du réflecteur R. Cette plieuse est constituée d'un bloc B en matériau transparent, de forme parallélépipédique, orienté perpendiculairement à l'axe optique X dans un plan sensiblement vertical. Sa face supérieure, large d'environ 14 mm et longue d'environ de 2 à 10 mm, notamment de 2 à 5 mm, et de préférence 3 ou 5 mm, est recouverte d'un revêtement réfléchissant Re, qui est ici un dépôt d'aluminium, déposé sous vide d'une épaisseur de moins de un micron à quelque dizaines de microns. Sa face supérieure est située sur l'axe optique X du module, ou à son voisinage, en étant de préférence située sous l'axe optique X, par exemple à environ 2 mm sous l'axe optique X.
  • Les trajets des quatre rayons limites r'1, r'2, r'3 et r'4 ont changé : le rayon r'1 atteint le revêtement Re en venant de la partie inférieure du réflecteur, il est dévié vers le bas puis rentre dans la lentille pour contribuer à la partie basse du faisceau. Le rayon r'2 traverse successivement les deux parois latérales du bloc en verre B : il ressort de B dans la même orientation avec laquelle il y était entré. Le rayon r'4 frappe le revêtement réfléchissant Re en provenant de la partie supérieure du réflecteur R : il est dévié vers le haut avant de traverser la lentille L et contribuer à la partie haute du faisceau. Le rayon r'3 passe au dessus de la plieuse P et n'est donc pas affecté.
  • La figure 3 est un isolux du faisceau route obtenu avec le module selon l'art antérieur de la figure 1 : Son éclairement maximum est de 113 Lux à 25 mètres, pour un flux total de 1616 lumen. La courbe d'iso éclairement maximale Cmax représentée sur la figure 3 correspond à un niveau de 64 Lux.
  • La figure 4 est un isolux du module selon l'invention de la figure 2. Son éclairement maximum est de 170 Lux à 25 mètres pour un flux total de 1610 lumen. La courbe d'iso éclairement maximale Cmax' représentée sur la figure 4 correspond à un niveau de 128 Lux.
  • On déduit de la comparaison de ces valeurs que l'intensité maximale du faisceau selon l'invention est augmentée de 50%, sans perte de flux significative.
  • La plieuse a donc un effet très bénéfique sur les valeurs d'intensité lumineuse maximales d'un faisceau route. Et cet avantage est bien supérieur à la légère perte de flux induite (qui est notamment due au fait qu'il y a des pertes dans les rayons de type r'2, qui traversent le bloc en verre, et aux pertes également subies par les rayons déviés par le revêtement réfléchissant, qui n'est pas réfléchissant à 100% mais également un peu absorbant).
  • La figure 5 montre une variante de plieuse selon l'invention : la paroi la plus « en aval » du bloc B par rapport à l'axe optique X du module est munie en partie basse d'un revêtement B1 opacifiant. Ce revêtement peut remplacer, en partie inférieure, le cache statique Cs évoqué plus haut. Il peut aussi permettre d'améliorer ou d'ajuster plus précisément la répartition lumineuse du faisceau.
  • La figure 6 montre une deuxième variante de module selon l'invention : la seule différence avec la variante selon la figure 2 est le fait qu'ici la source lumineuse S n'est pas une lampe à filament mais une diode électroluminescente, dont la surface émettrice est tournée en sens opposé à celui de l'axe optique X : les rayons émis dans un demi plan sont réfléchis par le réflecteur, puis certains d'entre eux , soit arrivant par en haut ou par en bas, sont déviés par la plieuse selon le même principe qu'à la figure 2 . Ici, on n'a donc pas de lumière directe émise par la source qui peut atteindre la plieuse ou la lentille, mais uniquement de la lumière indirecte, déjà réfléchie par le réflecteur R.
  • Les figures 7, 8 et 9 se rapportent à une troisième variante de module selon l'invention : un module bi fonction code/route. Par rapport aux figures 2 et 6, il y a deux différences. D'une part, ici la source est une lampe xénon. Le fait que cette lampe émette une lumière aux caractéristiques différentes en haut et en bas expliquent que le réflecteur R soit un peu différent, avec notamment une partie basse plus « plate » car moins utile optiquement que dans les cas précédents. D'autre part, il y a ici un cache C mobile, disposé entre la plieuse P et la lentille L, à proximité immédiate de la plieuse P. Les figures le montrent dans différentes positions.
  • A la figure 7, le cache C (qui est en fait un double cache, de section en forme approximativement d'un V, tel que décrit par exemple dans le brevet FR 07 01290 déposé le 22 février 2007 ) est en position haute, une position optiquement active capable de créer selon la forme de son bord supérieur la coupure de type code dans le faisceau, de façon connue (Il est clair que le cache C pourra définir tout autre profil de coupure approprié). La surface réfléchissante Re de la plieuse P se trouve à proximité immédiate de l'axe optique du projecteur, sous le bord supérieur du cache C dans sa position optiquement active.
  • En position haute, on voit de la figure 7 que le bord supérieur du cache C définissant la coupure du faisceau est au dessus de la face supérieure réfléchissante Re de la plieuse. Une partie des rayons qui seraient déviés vers le haut par le revêtement réfléchissant Re se trouve alors interceptée par le cache. Ceux qui peuvent passer au dessus du cache :
    • soit tendent à « se perdre » au dessus de la lentille L,
    • soit contribuent au renforcement du faisceau.
  • Ainsi, quand le cache C est en position active, de par sa configuration relativement à la plieuse il la rend partiellement inefficace optiquement.
  • Les figures 8 et 9 représentent deux possibilités de position escamotée, passive optiquement du cache :
    • soit, comme représenté à la figure 8, le cache C est basculé selon un axe de rotation non représenté qui est sensiblement horizontal et perpendiculaire à l'axe optique X,
    • soit, comme représenté à la figure 9, le cache C est abaissé, dans un mouvement de translation dans un plan sensiblement vertical et perpendiculaire à l'axe optique X.
  • Dans les deux cas, dans cette position escamotée, il ne joue plus de rôle optique significatif, il ne peut plus créer de coupure : on obtient un faisceau de type route.
  • On note que dans cette variante de module bi fonction, la plieuse selon l'invention est statique, et n'est pas solidarisée au cache, bien qu'à son voisinage immédiat, devant celui-ci.
  • Le déplacement du cache est réalisé par tout moyen approprié, notamment à l'aide d'un moteur électrique piloté par une commande du tableau de bord ou de façon automatique, ou encore par tout moyen manuel approprié.
  • Également, le module bi fonction peut être couplé avec un dispositif de commutation automatique d'un type de faisceau à un autre, comme par exemple celui qui est décrit dans le brevet FR 2 877 892 .
  • On a représenté sur les figures 10A à 11C différentes variantes de réalisation de la plieuse selon l'invention. Pour simplifier la description de ces variantes, les faces de la plieuse P ont été désignées par :
    • Fin pour la face arrière par laquelle la lumière pénètre dans la plieuse P,
    • Fout pour la face avant par laquelle émerge la lumière,
    • Ftop pour la face supérieure pourvue du revêtement réfléchissant Re,
    • Fbottom pour la face inférieure opposée à la face Ftop,
    • Fright et Fleft pour les faces latérales de la plieuse P.
    avec les conventions suivantes :
    • Wtop est la largeur de la face supérieure Ftop, mesurée perpendiculairement à l'axe optique X,
    • Wbottom est la largeur de la face inférieure Fbottom, mesurée perpendiculairement à l'axe optique X,
    • Dtop est la longueur de la face supérieure Ftop, mesurée parallèlement à l'axe optique X, et représentant l'épaisseur de la plieuse P,
    • L'axe Z est un axe perpendiculaire à l'axe optique X,
    • αin est l'angle que forme la face d'entrée Fin avec l'axe Z, et
    • αout est l'angle que forme la face de sortie Fout avec l'axe Z.
  • L'axe Z est un axe vertical, ou légèrement incliné sur la verticale dans le cas d'une légère inclinaison de l'axe optique X par rapport à l'horizontale dûe à une correction de portée réalisée sur le module une fois en place sur le véhicule.
  • On voit sur les figures 10A et 10B que l'une au moins des faces avant Fin ou arrière Fout du bloc transparent constituant la plieuse P peut être inclinée par rapport à l'axe Z. Plus précisément, la face arrière Fin peut être inclinée vers l'arrière de l'angle αin, et la face avant Fout peut être inclinée vers l'avant de l'angle αout.
  • Les angles αin et αout que forment respectivement les faces arrière Fin et avant Fout avec l'axe Z sont avantageusement compris entre 5° et 30°, l'angle αin étant inférieur ou égal à l'angle αout.
  • Dans un mode de réalisation représenté sur les figures 10A, 10B et 11A, on a choisi par exemple les angles αin et αout égaux entre eux et à la valeur 17°, les angles αin et αout étant mesurés à partir de l'axe Z.
  • Dans ce mode de réalisation, la plieuse P constitue donc un bloc transparent symétrique par rapport à l'axe Z, en forme d'hexaèdre. La face supérieure Ftop de ce volume a par exemple une largeur Wtop d'environ 6mm, et une longueur Dtop comprise entre 2mm et 10mm, et de préférence égale à environ 5 mm.
  • Les faces arrière Fin et avant Fout étant inclinées de cette façon, la longueur de la face inférieure Fbottom de la plieuse P est inférieure à celle Dtop de la face supérieure Ftop. La plieuse P se comporte alors comme un prisme déviateur. De cette manière, certains des rayons traversant le bloc transparent constituant la plieuse peuvent être pour déviés améliorer la qualité et/ou l'homogénéité du faisceau lumineux sortant du module.
  • On a ainsi observé que, en utilisant un bloc transparent à faces parallèles entre elles et verticales, comme représenté à la figure 2 et 5 à 9, on pouvait, dans le faisceau route, avoir l'apparition de rayons surmontant la tache lumineuse de concentration principale, appelée aussi « hot spot », créant ainsi une tache de concentration secondaire dissociée de la tache principale et pouvant apparaître comme inconfortable pour le conducteur.
  • En inclinant de façon appropriée au moins une des faces arrière Fin ou avant Fout du bloc transparent, comme représenté notamment sur les figures 10A, 10B et 11A, on peut arriver à ce que ces rayons, formant une tache au dessus du « hot spot », soient déviés vers le bas, et fusionnent avec le « hot spot » : on obtient alors un faisceau route plus homogène, plus agréable pour le conducteur.
  • C'est ce que l'on constate sur la figure 12, qui représente un isolux du module selon le mode de réalisation de l'invention sur les figures 10A et 10B. L'éclairement maximum est de 163 Lux à 25 mètres pour un flux total de 1610 lumen. La courbe d'iso éclairement maximale Cmax" représentée sur la figure 12 correspond à un niveau de 128 Lux.
  • On déduit de la comparaison de ces valeurs avec celles de la figure 3 que l'intensité maximale du faisceau selon l'invention est augmentée de 44%, sans perte de flux significative.
  • L'inclinaison des faces Fin et Fout de la plieuse a donc un effet très bénéfique sur les valeurs d'intensité lumineuse maximales d'un faisceau route.
  • Le même effet peut être obtenu avec des angles αin entre la face d'entrée Fin et l'axe Z, et αout entre la face de sortie Fout et l'axe Z inégaux, en choisissant de préférence αin inférieur ou égal à αout.
  • Alternativement, l'une au moins des faces arrière Fin et avant Fout du bloc transparent peut être courbe, notamment au moins partiellement concave, ainsi qu'on l'a représenté sur le figure 11C.
  • Selon encore un autre mode de réalisation, l'angle αout que forme la face de sortie Fout avec l'axe Z est supérieur à l'angle αin que forme la face d'entrée Fin avec l'axe Z. On peut par exemple prévoir que αin = 5° et αout = 20°. En effet, on a constaté que c'est l'inclinaison de la face avant Fout du bloc transparent qui est la plus efficace pour dévier les rayons de façon contrôlée, et que la face arrière Fin peut donc avoir une inclinaison moindre, ou même être simplement dans un plan vertical comme dans le premier mode de réalisation des figures 2 et 5 à 9.
  • La figure 11C représente encore une variante de réalisation du bloc transparent constituant la plieuse P, selon laquelle les faces arrière Fin et avant Fout sont cette fois courbes : elles sont toutes les deux concaves, de rayon de courbure d'environ 35mm. De préférence, leur rayon de courbure est entre 20 et 50 mm, notamment entre 30 et 40 mm. On peut aussi prévoir que seule la face avant Fout soit concave, et que la face arrière Fin reste plane, dans un plan vertical ou incliné. La courbure appropriée d'une face ou des faces du bloc transparent permet de dévier de façon contrôlée les rayons, comme expliqué plus haut.
  • Des variantes et d'autre modes de construction sont encore possibles.
  • On peut par exemple prévoir que les faces latérales Fleft et Fright ne soient pas parallèles, mais fassent chacune un angle avec l'axe Z. De préférence, les faces latérales Fleft et Fright auront la même inclinaison, de manière à ce que le bloc transparent conserve une symétrie par rapport à un plan vertical passant par l'axe optique X.
  • On pourra par exemple prévoir que la largeur Wbottom de la face inférieure Fbottom soit supérieure ou égale à largeur Wtop de la face supérieure Ftop, en prenant par exemple pour valeurs Wtop = environ 6 mm, et Wbottom = environ 14 mm.
  • Une telle conception présente comme avantage de ne pas introduire de défaut d'homogénéité sur les côtés du faisceau : on remarque en effet sur la figure 4 qu'un bloc parallélépipédique transparent tel que B dont la face supérieure possède une largeur s'étendant sur pratiquement toute la largeur du module transversalement à l'axe optique génère des défauts d'homogénéité sur le faisceau. Plus précisément, comme on peut le voir sur la figure 4, les différents isolux présentent chacun un « étranglement » de part et d'autre de l'axe optique X, juste au-dessus de l'horizontale, pour des valeurs de l'angle d'ouverture d'environ 30%.
  • De tels « creux » latéraux dans le faisceau sont visibles en présence d'obstacles sur les côtés de la route et présentent donc une gêne pour le conducteur. Dans son mode de réalisation préféré, représenté sur les figures 10A et 10B, le bloc transparent possède une face supérieure dont la largeur Wtop est restreinte par rapport à la largeur totale du système et réduite par rapport à la largeur Wbottom de la face inférieure, sa vocation principale étant d'agir localement uniquement au voisinage de la zone de concentration maximale. On constate que les défauts latéraux décrits plus hauts n'apparaissent plus sur les isolux de la figure 12.

Claims (19)

  1. Module optique (M) pour dispositif d'éclairage de véhicule automobile comprenant
    - un réflecteur (R) définissant un axe optique (X),
    - un élément dioptrique (L), ,
    - une source lumineuse (S) disposée entre le réflecteur et l'élément dioptrique,
    - une plieuse (P) disposée entre la source et l'élément dioptrique et comportant un bloc transparent (B) dont la face supérieure (Ftop) est munie au moins partiellement d'un revêtement réfléchissant (Re).
  2. Module selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il est destiné à émettre au moins un faisceau sans coupure de type route, la face supérieure (Ftop) de la plieuse (P) déviant vers le haut au moins certains des rayons émis par la source et/ou réfléchis par le réflecteur (R) afin d'accroître l'intensité maximale dudit faisceau.
  3. Module selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le bloc (B) transparent est disposé substantiellement perpendiculairement à l'axe optique (X) du module (M), symétriquement par rapport à cet axe (X).
  4. Module selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'au moins une partie d'au moins une des parois latérales droite (Fright), gauche (Fleft), avant (Fin) ou arrière (Fout) du bloc transparent (B) est rendue opaque, ou diffusante, notamment par métallisation locale (B1) ou par dépoli ou par association avec un élément occultant.
  5. Module selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le bloc transparent (B) a des parois latérales droite (Fright), gauche (Fleft), avant (Fin) ou arrière (Fout) parallèles entre elles, ou au moins une de ces parois (Fright, Fleft, Fin, Fout) qui est courbe.
  6. Module selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le bloc transparent (B) est en forme d'hexaèdre dont le volume est délimité par deux faces rectangulaires parallèles (Ftop, Fbottom) et de quatre faces latérales, avant et arrière trapézoïdales (Fin, Fleft, Fout, Fright).
  7. Module selon la revendication 6, caractérisé en ce que au moins l'une des faces (Ftop, Fbottom, Fin, Fleft, Fout, Fright) de l'hexaèdre est incurvée, convexe ou concave.
  8. Module selon la revendication 8, caractérisé en ce que les faces rectangulaires parallèles (Ftop, Fbottom) sont parallèles à l'axe optique (X).
  9. Module selon la revendication 6, caractérisé en ce que au moins une des faces avant ou arrière (Fin, Fout) est inclinée par rapport à la perpendiculaire (Z) à l'axe optique (X) d'un angle compris entre 5° et 30°.
  10. Module selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les faces avant ou arrière (Fin, Fout) sont inclinées par rapport à la perpendiculaire (Z) à l'axe optique (X) d'un angle égal à 17°.
  11. Module selon la revendication 6, caractérisé en ce que les faces latérales (Fleft, Fright) sont inclinées par rapport à la perpendiculaire (Z) à l'axe optique (X), la largeur (Wtop) de la face supérieure (Ftop) étant inférieure ou égale à la largeur (Wbottom) de la face inférieure (Fbottom).
  12. Module selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le bloc transparent (B) a un bord supérieur (Bs) plan ou au moins courbe localement.
  13. Module selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend également un cache (C) disposé entre la plieuse (P) et l'élément dioptrique (L).
  14. Module selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le cache (C) est monté mobile entre au moins une position active optiquement et une position escamotée.
  15. Module selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la position active optiquement du cache (C) correspond à l'émission par le module d'un faisceau à coupure, notamment de type code, et en ce que sa position escamotée correspond à l'émission par le module d'un faisceau sans coupure, notamment de type route.
  16. Module selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le cache (C) rend la plieuse (P) au moins partiellement inefficace optiquement quand il est en position optiquement active.
  17. Module selon l'une des revendications 14 à 16 précédentes, caractérisé en ce que le cache (C) a, en position optiquement active, son bord supérieur à une hauteur telle par rapport à celle de la face supérieure (Ftop) du bloc (B) de la plieuse (P) qu'elle intercepte une partie des rayons réfléchis par la face supérieure du revêtement réfléchissante (Re) de celle-ci.
  18. Module selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la source lumineuse (S) est une lampe à filament ou une lampe à arc de type xénon ou une diode électroluminescente ou un groupe de diodes électroluminescentes
  19. Projecteur pour véhicule automobile, caractérisé par le fait qu'il comprend un module optique (M) selon l'une quelconque des revendications précédentes.
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