EP2199669A1 - Dispositif de refroidissement d'un module optique pour projecteur automobile - Google Patents

Dispositif de refroidissement d'un module optique pour projecteur automobile Download PDF

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EP2199669A1
EP2199669A1 EP09178310A EP09178310A EP2199669A1 EP 2199669 A1 EP2199669 A1 EP 2199669A1 EP 09178310 A EP09178310 A EP 09178310A EP 09178310 A EP09178310 A EP 09178310A EP 2199669 A1 EP2199669 A1 EP 2199669A1
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heat
signaling device
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    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]

Definitions

  • the invention is in the field of lighting devices, and more particularly projectors for a motor vehicle. It relates to a device for cooling one or more optical modules fitted to such a projector for the emission of various light beams. More specifically, this cooling device is of the type inducing convective heat exchange between this air flow and the heat exchange surface of a cooling member, such as a finned heat sink or the like, equipping the or the optical modules.
  • a cooling member such as a finned heat sink or the like
  • Automotive headlamps are composed in their generality of a housing which is closed by a transparent wall through which emerge one or more light beams.
  • This housing houses at least one optical module, mainly comprising a light source and an optical system capable of modifying at least one parameter of the light generated by the light source for the emission of the light beam by the optical module.
  • the optical system comprises optical components such as a reflector, a lens, a scattering element or a collimator, or any other device able to modify at least one of the parameters of the light generated by the light source, such as its reflection average and / or direction.
  • LEDs are not radiate omnidirectionally but in a more directive way than other light sources.
  • the small size of the LEDs and their directional light radiation can reduce the size and simplify the structure of the optical module, with the advantage of facilitating its integration inside the housing.
  • LEDs produce heat that is detrimental to their operation because the higher the temperature of an LED, the lower the luminous flux. It is therefore necessary to provide provisions for evacuating the heat generated by the LED or LEDs that constitute the light source of the optical module, to prevent a temperature rise of LEDs beyond a tolerable operating threshold.
  • the optical module it is common to equip the optical module with a cooling member arranged as a finned heat sink, such as a finned radiator or similar heat exchange member.
  • the cooling member constitutes a support for the LED or LEDs installed on an electronic control board dedicated to each of the LEDs or common to all the LEDs, or even the optical system or systems at least in part, otherwise commonly in their screen.
  • the cooling member makes it possible to evacuate the heat generated by the light source towards the interior volume of the housing and / or towards the outside of the housing, from a heat exchange exploiting the surface of the fins that the cooling.
  • the volume of the means used for the cooling of the LEDs that comprise the optical modules is dependent on the amount of heat they generate according to their operating power, itself dependent on the light intensity necessary for the emission by the projector of the corresponding light beam.
  • an optical module or a group of optical modules are organized to constitute a lighting device and / or signaling device requiring a high light intensity, such as for a low beam, a high beam, fog lamp or daytime running lamp.
  • the number of LEDs and / or the power required for their operation are high, and the cooling means used for such optical modules are arranged to allow the removal of a significant heat generated by the LEDs. If only the air naturally present inside the housing is used to obtain adequate cooling of the LEDs, the lighting device and / or signaling device requires means of large mass dissipation. To overcome this difficulty, it is known to use a fan or similar member which induces a forced passage of the air flow along the fins of the cooling member fitted to the optical modules.
  • One end of the heat pipe is in contact with the cooling element fitted to the optical module or modules to conductionally collect the heat produced by the light source or sources, while its other end is in contact with a light source.
  • cooling member placed outside the housing to evacuate the heat conveyed by the heat pipe.
  • the object of the present invention is to provide a cooling device for one or more optical modules for automotive headlamp, for optimizing the cooling of the optical modules of a lighting and / or signaling device.
  • the device of the present invention is a lighting and / or signaling device comprising at least one optical module equipped with a cooling member provided with a heat exchange surface. It also comprises a cooling device comprising at least one heat conductor whose first end constitutes a cold surface relative to the surrounding air of the optical module, said first end being placed at a distance from the cooling member and being provided with a plurality of deflectors channeling a flow of cold air from said first end towards the heat exchange surface of the cooling member, so as to allow a heat exchange between the air flow and this surface of heat exchange.
  • the space between two adjacent baffles constitutes a channel for guiding the flow of air delimited by the two baffles and opening on at least one lane delimited between two adjacent fins that the cooling member comprises.
  • the proximal end of the heat conductor will be understood to include a zone of the latter which is situated in the vicinity of the optical module or modules and which is opposite its other end, distal, remote from the optical module or modules.
  • the proximal end of the heat conductor is a cold surface relative to the air. surrounding the optical module, by conveying frigories from its distal end to the vicinity of the cooling member, which its proximal end is placed at a close distance.
  • the airflow is naturally cooled at the proximal end of the heat conductor by the frigories it conveys.
  • the device thus allows a convective heat exchange between the heat exchange surface of the cooling member equipping the optical module and the heat conductor.
  • the space between two adjacent deflectors, namely the guide channel of the cold air flow makes it possible to improve the ducting of the cold air flow in the direction of the cooling member of the optical module.
  • the guide channel of the cold air flow advantageously opens on corridors delimited between two adjacent fins that includes the cooling member. It will be understood that the fins are elements that materialize the overall heat exchange surface of the cooling member. This ensures the continuity of the ducting of the air flow from the distal end of the heat conductor, up to the fins of the cooling member.
  • the separation distance between the baffles and the heat exchange surface of the cooling member is indicatively greater than 0 cm and less than 2 cm, preferably between 0 cm and 1 cm.
  • the cold air guiding channel opens at a distance of at least one lane between 0 cm and 2 cm, preferably between 0 cm and 10 cm.
  • the deflectors are preferably placed closer to the cooling member, to prevent dispersion of the cold air flow and to promote the guidance of the latter to the heat exchange surface of the cooling member. This proximity is, however, where appropriate limited to the desired faculty of mobility of the optical module or modules. It will be understood in that the separation distance between the baffles and the cooling member is dependent on a compromise between an angular clearance offered for the optical module for its mobility in the housing, and an optimized flow of the flow of cold air to the heat exchange surface of the cooling member.
  • the deflectors are arranged in remote superposition. This allows the cold air to be brought laterally.
  • the cooling device allows its exploitation for any optical module or group of optical modules whose light sources are of an operating power capable of emitting a light beam of moderate intensity or high intensity.
  • this cooling device applies to LEDs, or light-emitting diodes, whose heat it generates must be evacuated.
  • This device is particularly advantageous for power LEDs used in optical modules emitting a light beam, for example of the low beam and / or high beam, or optical modules for the emission of a light. diurnal position, also called DRL (for "Day Running Light").
  • Power LEDs are LEDs that typically have a lumen output of at least 30 lumens and emit higher heat than lower LEDs.
  • the lighting and / or signaling device comprises at least one light-emitting diode, or LED, in thermal contact with the cooling device.
  • the light emitting diode is a power LED.
  • the cooling device used in the projector according to the present invention is a space and an arrangement that does not prevent easy implantation of the optical module inside the housing, especially from obtaining a bulk and a mass of the cooling device and the optical module or modules that are the lowest possible.
  • the cooling member is preferably a finned heat sink, whose heat exchange surface is formed by the fin surfaces in contact with the air flow to finally obtain the cooling of the optical module or modules.
  • the cooling member and / or the (or) deflector (s) may for example be black.
  • this color can be obtained by anodizing.
  • the air flow is naturally generated by the upward movement of the air being heated at the heat exchange surface of the cooling member, the temperature of this heat exchange surface being greater than that of the heat exchange surface. surrounding air.
  • the air is heated between the fins of the cooling member, when the latter is provided.
  • This upward movement sucks the air present at the baffle and / or the heat conductor, where it has been cooled.
  • This sucked air therefore has a colder temperature than the air surrounding the optical module and thus effectively cool the cooling member fitted to this optical module.
  • the heat conductor is placed at a distance from the optical module, that is to say without mechanical contact with the optical module, the latter can easily be mounted movably inside a housing that the projector comprises, without the means implemented for its cooling do not hinder such mobility.
  • the extent of the heat exchange surface, and therefore the size and mass of the cooling member, are likely to be limited by the contribution of the cold air flow, which further facilitates the arrangement, mounting and implantation of the parts, in particular the optical module, inside the housing.
  • the cooling device can be used for cooling one or more optical modules whose light source (s) can be indifferently of low power, such as the LEDs used in City lamp type signaling devices, direction change indicator, taillights, or moderate power or high power, such as power LEDs used a DRL or in lighting devices, such as high beam, traffic light crossing, anti-fog, or, depending on the light beam whose emission by the projector is desired.
  • the heat conductor may be cooled at its distal end by any additional cooling means, which may be installed outside the housing to avoid cluttering its interior volume.
  • the additional cooling means are likely to be arbitrary and to be determined according to the power of the light source to be cooled, by exploiting for example, alone or in combination, the air outside the vehicle to avoid the use of a consumer member of energy, a member generating a forced air flow such as a fan or the like, a source of cold such as a conduit carrying a fluid from a cooling circuit, in particular a circuit cooling of a ventilation system, heating and / or air conditioning equipping the vehicle.
  • the operation or not of various additional cooling means can be chosen independently of the arrangement and the structural organization of the cooling device in its main components, namely the means of cooling and channeling of the air flow mainly constituted a heat conductor equipped with the baffle or baffles.
  • the modularity of the cooling device from a selective implementation of the additional cooling means makes it possible to confer on the cooling device a standard character favoring the profitability of its operation and consequently of its marketing.
  • the heat exchange surface of the cooling member is more specifically oriented along the general axis of gravity.
  • the heat exchange surface of the cooling member is thus oriented so that it is naturally swept by the upward flow of the warming air. This orientation being considered when the general axis of emergence of light out of the optical module is oriented approximately perpendicular to the general axis of gravity. This general direction of emergence of the light corresponds approximately to the orientation that the lighting device and / or signaling, once mounted on the vehicle for which it is intended.
  • the cooling member is arranged as a finned heat sink or similar member.
  • the fins are oriented in their general plane along the general axis of gravity.
  • the heat exchange surface is formed by the surfaces of the fins in contact with the air flow to finally obtain the cooling of the optical module or modules.
  • the heat exchange surface defines a general heat exchange plane which is preferably oriented orthogonally to the general plane of the deflector.
  • a general heat exchange plane which is preferably oriented orthogonally to the general plane of the deflector.
  • for each deflectors of the plurality of deflectors is defines a general plane of the deflector vis-à-vis said cooling member.
  • This general plane of deflector is oriented so as to form with the general axis of gravity an angle of between 80 ° and 130 °, this angle being measured starting from the central axis of gravity, above the corresponding deflector when the general axis of light emergence out of the optical module is oriented substantially orthogonal to the general axis of gravity.
  • this angle is between 90 ° and 120 °, and even more preferably between 90 ° and 100 °.
  • the arrangement of the cooling device induces a sweeping of the latter by the flow of air from successive natural movements descending from the cold air flow. from the heat conductor and then rising from this cold air stream gradually warmed by the heat exchange surface.
  • the operation of the air stream cooled by the heat conductor is optimized from a double sweep by this air flow of the heat exchange surface of the cooling member.
  • the general plane of each deflector of the plurality of baffles and vis-à-vis the cooling member is oriented so as to form with the general axis of gravity an angle of at most 40 degrees, this angle being measured starting from the central axis of gravity and above the corresponding deflector, when the general axis of emergence of light out of the optical module is oriented substantially orthogonal to the general axis of gravity, said guide channel opening below said corridor.
  • this angle is at most 20 degrees, and even more preferably about 0 °, parallel to the direction of gravity.
  • the arrangement of the cooling device, and in particular the specific orientation of the heat exchange surface and the deflectors, also induces a sweeping of the heat exchange surface by the air flow from natural movements.
  • the radiator while warming the air creates a natural upward movement of the air. This movement induces a phenomenon of aspiration of the air present in the guide channels where the air has already lost a certain number of calories. The cooled air will thus sweep the surface of the fins up in the corridors and thus allow better heat dissipation.
  • a plate is placed at the rear of the heat sink, or on the opposite side to that supporting the light source. This plate can further channel the airflow to the top of the heat sink.
  • Each corridor thus includes an inlet of the cold air stream at the bottom of the heat sink and an outlet of the hot air stream at the top of the heat sink.
  • the heat conductor is a heat pipe.
  • the lighting and / or signaling device according to the invention may comprise several heat conductors, and therefore in particular several heat pipes.
  • a cooling device may comprise several thermal conductors, for example several heat pipes, associated with one or more baffles channeling the air towards the heat exchange surface to cool it.
  • the heat pipe or pipes, called "heat pipe” in English is a hermetically sealed conduit, for example made of copper, containing a coolant.
  • the coolant is, for example, water or any other fluid that can be used for heat exchange.
  • the fluid changes from the liquid state to the gaseous state at a first end of the heat pipe.
  • the fluid in gaseous form then flows to a second end of the heat pipe where it condenses.
  • the fluid in liquid form then returns from the second end to the first end.
  • the heat pipe is able to convey calories from its first end to its second end and frigories of its second end to its first end.
  • the closure of the duct is for example obtained from a closure of its ends, or from a closing of the loop duct on itself.
  • the first end of the heat pipe is located in the vicinity of the optical module or modules, and therefore corresponds to a proximal end opposite to the second end, distal, remote from the optical module or modules.
  • the proximal end of the heat pipe is in particular formed of a zone thereof disposed inside a housing of the projector housing the optical module or modules, while the distal end of the heat pipe is a zone of the latter placed where the air has a lower temperature than the air at the optical module, preferably outside the housing being advantageously in thermal relation with additional cooling means, themselves arranged outside the housing for avoid cluttering your interior space. It is also possible to position the distal end inside the case, for example near the ice closing the case. This then allows to cool the distal end and also to limit the phenomena of condensation or frost on the ice, bringing calories to the latter.
  • the baffles have a high thermal conductivity, that is to say greater than 10 W / m / C ° (10 watts per meter per degree Celcius).
  • the baffles thus also have a function of dissipating frigories from the proximal end of the heat conductor to cool more effectively the flow of cold air.
  • the baffles are each advantageously formed of a blade traversed by the first end of the heat pipe.
  • this blade has in particular high thermal conductivity characteristics, greater than 10 W / m / C °, for example being formed from a sheet of metal.
  • the material contact between the blade and the heat pipe that passes through it not only makes it easy to position the blade axially on the heat pipe, but also to promote the dissipation of frigories from the heat pipe.
  • the same heat pipe is likely to be dedicated to the cooling of several optical modules.
  • the optical modules are indifferently carried by a cooling member which is common to them or by a cooling member which is specifically dedicated to them. In the latter case, preferably, a plurality of deflectors is placed in front of each of the cooling members of the optical modules.
  • the distal end of the heat conductor is in thermal relation with additional cooling means and / or with a heat exchange member , such as vanes or similar heat exchange members.
  • additional cooling means such as vanes or similar heat exchange members.
  • the contribution of frigories by the Heat conductor towards its proximal end can be optimized.
  • the thermal connection of the distal end of the heat conductor with the additional cooling means is indifferently obtained by conduction or by convection, depending on the nature of the additional cooling operation.
  • the heat exchange members may be dedicated to one or more heat conductors that includes the cooling device.
  • the additional cooling means and / or the heat exchange member are placed outside said housing.
  • the heat pipe is preferably positioned and held inside the housing by means of fixing members at least in engagement with the housing, excluding the optical module and / or the cooling member which carries it. It will be understood by such exclusivity that the heat pipe is free of mechanical fixing means with the cooling member and / or with the optical module or modules, because of its material positioning at a distance from the latter. Such remote positioning without mechanical junction between the optical module and the heat pipe provided with the baffle or deflectors, allows mobility of the optical module inside the housing while allowing its cooling by means of the heat pipe.
  • the heat pipe is capable of being engaged on the housing for its maintenance inside thereof, either directly or by means of integral members of the housing, and / or to be engaged on any other fixed element of the projector, or even a structural element of the vehicle receiving the projector, excluding the optical module and / or the cooling member attached to this optical module.
  • a projector for a motor vehicle comprises a housing 1 closed by a transparent closure glass 1b.
  • the housing 1 houses a plurality of optical modules 2 for the emission of at least one overall light beam.
  • These optical modules 2 combine a light source 3 consisting of an LED, and an optical system 4 capable of modifying at least one of the parameters of the light generated by the light source 3, such as its mean reflection and / or its direction.
  • the optical system comprises a reflector 4, which concentrates the light emitted by the light source 3 in the direction of the closure glass 1b, or to the left in the diagram of FIG. figure 1 .
  • the optical modules 2 are carried by cooling members 5, intended to dissipate the heat generated by the light source 3 in operation.
  • the cooling members 5 consist of a finned heat sink, the fins 6 constituting a global surface of heat exchange with the ambient air to obtain the cooling of the optical module 2 which is assigned to them.
  • the optical modules 2 are carried by a cooling member 5 which is dedicated to them.
  • optical modules 2 are also likely to be carried by a cooling member 5 which is common to them.
  • each cooling member 5 comprises three lanes 7, but this number is not limiting.
  • the cooling member 5 is associated with means for channeling and cooling an air flow, which comprise a plurality of heat pipes 8 arranged at the rear and at a distance from the cooling members 5. It will be understood that the rear position is to be considered with regard to the emergence of the light outside the optical module 2 towards the front of the latter.
  • the proximal end 9 of the heat pipes 8 is provided with a plurality of deflectors 10, which form between them two by two guide channels 11 of the cold air flow F.
  • the proximal end 9 brings the frigories to the baffles 10 which cool the air circulating inside these channels 11, before this air enters inside the channels 7 formed between the fins 6 of the corresponding cooling member 5.
  • the baffles 10 are placed at a distance of the cooling member 5, a gap E greater than 0 cm and preferably less than 2 cm.
  • the deflectors 10 are oriented in their general plane transversely to the orientation of the general plane of the fins 6.
  • the deflectors 10 are oriented in their general plane orthogonal to the general plane of the fins 6.
  • the baffles 10 and the fins 6 are arranged in respective planes which are concurrent with respect to one another, along an inclination slope B of between 60 ° and 90 °.
  • This inclination also corresponds to an orientation of the general plane of the deflector 10 vis-à-vis the cooling member 5 forming with the general axis of gravity an angle between respectively 120 ° and 90 °, this angle being measured starting from the central axis of gravity, above the deflector 10, when the general axis of emergence of the light A, out of the optical module 2, is oriented substantially orthogonal to the general axis of gravity, represented dotted on the figure 4 .
  • This inclination value is given for information only and in a non restrictive manner.
  • the baffles 10 are generally planar.
  • the deflectors 10 assigned to the cooling of an optical module 2 are formed of blades which are placed in remote superposition along the corresponding heat pipe 8.
  • the junction of the blades 10 with the heat pipe 8 is for example made by passing through the blades 10 by the heat pipe 8 which is assigned to them, preferably associated with a force fit of this penetration and / or sealing of the blades 10 on the heat pipe 8
  • the blades 10 are formed of metal sheets, which promote the heat exchange between the air surrounding the proximal end 9 and the heat pipe 8.
  • the baffles 10 respond to two cumulative functions, one of guiding the air flow.
  • the guide channels 11 of the cold air flow F open on the fins 6, and more particularly on the corridors 7 formed between them. The air is thus cooled in contact with the proximal end 9 and its deflectors 10.
  • the cold air flow F is conveyed by the air channels. guide 11 arranged between two adjacent baffles 11 neighbors being sucked by the corridors 7 formed between two adjacent fins 6.
  • the air flow F circulates between the baffles, where it cools, and leaving the guide channels 11 in the corridors 7 of the cooling member, the cold air is denser and goes down while warming the 6. Once heated, the air, lighter, rises to exit up the channels 7 of the cooling member 5.
  • the distal end 12 of the heat pipes 8 emerges from the housing 1 to be placed outside the latter.
  • the distal end 12 of the heat pipes 8 is provided with heat exchange members 13 which are arranged in fins or similar elements.
  • additional cooling means 14 such as a fan, are arranged outside the casing 1 to induce cooling of the heat exchange members 13, and consequently of the heat pipes 8.
  • additional cooling means 14 outside the housing 1 facilitates their implantation on the vehicle and avoids congestion of the interior space of the housing 1.
  • the frigories transmitted to the heat pipes 8 by the heat exchange members 13 are conducted to their proximal end 9 to cool the cold air flow F for the cooling of the optical modules 2 and channeled by the deflectors 10.
  • these heat exchange elements 13 are common to the set of heat pipes 8 of the projector. However, it is possible, depending on the arrangement of the environment of the projector on the vehicle, to assign a group of heat exchange elements 13, or even cold generating means 14, to each of the heat pipes 8 that the device comprises. cooling.
  • the heat pipes 8 are held in position inside the housing 1 by fixing members 15 engaged therewith. Fixing the heat pipes 8 on separate elements of the optical modules 2 allows them to be easily arranged with respect to the latter, while leaving the required distance of separation between the baffles 10 and the cooling members 5. The absence of mechanical connection between the heat pipes 8 and the optical modules 2 makes it possible to easily mount them in mobility on the housing 1.
  • the heat conductor 108 here a heat pipe, comprises baffles 110 vis-à-vis the cooling member 105, the general plane of these baffles 110 being oriented so as to form with the general axis of gravity a an angle of at most 40 degrees, 0 ° in the example illustrated, this angle being measured starting from the central axis of gravity and above the corresponding deflector 110, when the general axis A 'of emergence of the light outside the optical module 102 is oriented substantially orthogonal to the general axis of gravity.
  • the guide channels 111 formed by the spaces between two adjacent deflectors open below the corridors 107 formed between two fins 106 adjacent to the heat sink 105.
  • the deflectors 110 are placed at a distance from the cooling member 5, a gap E ' greater than 0 cm and preferably less than 2 cm, preferably less than 1 cm.
  • the deflectors 110 are oriented vertically and placed under the heat sink 105.
  • the arrangement of the cooling device, and in particular the specific orientation of the fins 106 and the deflectors 110, induces a scanning of the fins 106 the flow of the heat sink. 'air F'.
  • the air flow is represented by the dotted arrow
  • the air is progressively heated by the heat exchange surface corresponding to the surface of these fins 106 and is animated by an upward movement. It follows a phenomenon suction from the bottom of the heat sink 105 of the air in the guide channels 111, where the air has already lost a number of calories.
  • the cooled air will thus sweep the surface of the fins 106 back in the corridors 107 and thus allow better heat dissipation.
  • a plate 117 is placed behind the heat sink 106, or on the opposite side to the one carrying the light source 103. This plate 117 can further channel the air flow F 'to the top of the heat sink 106
  • Each corridor 107 between two fins 106 thus comprises an inlet of the cold air flow at the bottom of the heat sink 105 and an outlet of the hot air flow at the top of the heat sink 105. Note that for the sake of clarity, the reflector 104 has not been shown on the figure 7 , but only in figure 6 .
  • the distal end 109 is placed below the heat sink 106, the arrangement of the distal end of the heat pipe 108 is arranged as previously described, especially as for the example illustrated in FIG. Figures 1 to 5 .
  • this variant can be used for the cooling of several optical modules as illustrated in FIG. Figures 1 and 2 , with the difference that the distal ends are located under the optical modules, according to the variant described in FIG. Figures 6 and 7 .
  • the number of fins, the cooling member of the optical module, or the number of baffles is not limiting. Also the distance between the fins or baffles may be variable.
  • baffles on the heat pipe when there are several baffles on the heat pipe, they can be constituted by the turns of a spiral blade wound around the heat pipe. It is thus possible to constitute the set of baffles by a sheet metal plate cut into a spiral, then stretched to be shaped around the heat pipe.

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Abstract

L'invention a pour objet un dispositif d'éclairage et/ou de signalisation comprenant au moins un module optique (2) équipé d'un organe de refroidissement (5), comprenant au moins un conducteur de chaleur (8) dont une extrémité (9) est placée à distance de l'organe de refroidissement (5) et est munie d'une pluralité de déflecteurs (10) canalisant un flux d'air froid (F) vers la surface d'échange thermique (6) de l'organe de refroidissement (5).

Description

  • L'invention est du domaine des dispositifs d'éclairage, et plus particulièrement des projecteurs pour véhicule automobile. Elle a pour objet un dispositif pour le refroidissement d'un ou de plusieurs modules optiques équipant un tel projecteur pour l'émission de divers faisceaux lumineux. Plus spécifiquement, ce dispositif de refroidissement est du type induisant un échange thermique par convection entre ce flux d'air et la surface d'échange thermique d'un organe de refroidissement, tel qu'un dissipateur de chaleur à ailettes ou analogue, équipant le ou les modules optiques.
  • Les projecteurs automobiles sont composés dans leur généralité d'un boîtier qui est fermé par une paroi transparente à travers laquelle émergent un ou plusieurs faisceaux lumineux. Ce boîtier loge au moins un module optique, comprenant principalement une source lumineuse et un système optique apte à modifier au moins un paramètre de la lumière générée par la source lumineuse pour l'émission du faisceau lumineux par le module optique. Le système optique comprend des composants optiques tels qu'un réflecteur, une lentille, un élément diffusant ou un collimateur, voire tout autre organe apte à modifier au moins l'un des paramètres de la lumière générée par la source lumineuse, tel que sa réflexion moyenne et/ou sa direction.
  • L'évolution des techniques tend à favoriser l'utilisation de sources lumineuses constituées d'au moins une DEL (Diode Electroluminescente), en raison de leur faible consommation en énergie et de la qualité de l'éclairage obtenu. Les DEL ne rayonnent pas de manière omnidirectionnelle mais de manière plus directive que les autres sources lumineuses. Le faible encombrement des DEL et leur rayonnement lumineux directif permettent de réduire l'encombrement et de simplifier la structure du module optique, avec pour avantage de faciliter son intégration à l'intérieur du boîtier. Cependant en cours de fonctionnement, les DEL produisent de la chaleur qui est nuisible à leur fonctionnement, car plus une DEL monte en température, plus son flux lumineux diminue. II est donc nécessaire de prévoir des dispositions pour évacuer la chaleur générée par la ou les DEL qui constituent la source lumineuse du module optique, afin d'éviter une montée en température des DEL au-delà d'un seuil tolérable d'exploitation.
  • A cet effet, il est courant d'équiper le module optique d'un organe de refroidissement agencé en dissipateur de chaleur à ailettes, tel qu'un radiateur à ailettes ou organe à échange thermique analogue. L'organe de refroidissement constitue un support de la ou des DEL installées sur une carte électronique de commande dédiée à chacune des DEL ou commune à l'ensemble des DEL, voire aussi du ou des systèmes optiques au moins en partie, sinon couramment dans leur totalité. L'organe de refroidissement permet d'évacuer la chaleur générée par la source lumineuse vers le volume intérieur du boîtier et/ou vers l'extérieur du boîtier, à partir d'un échange thermique exploitant la surface des ailettes que comporte l'organe de refroidissement. L'optimisation de l'échange thermique entre le dissipateur à ailettes chauffé par les DEL et l'air, peut être obtenue par l'accroissement de la surface via une augmentation de la taille et/ou du nombre d'ailettes de l'organe de refroidissement. Cependant, cette solution présente l'inconvénient d'induire en conséquence un accroissement de la masse et de l'encombrement global du module optique, ce qui est à éviter pour faciliter son implantation à l'intérieur du boîtier. Une telle implantation est susceptible d'être rendue délicate en raison d'une exiguïté de l'espace disponible pour la réception du ou des modules optiques, et/ou en raison des contraintes liées à l'agencement global du projecteur au regard de son environnement proche lorsqu'il est monté sur le véhicule. II est en conséquence utile d'organiser le refroidissement du ou des modules optiques de manière à ne pas faire obstacle à l'aisance de leur implantation à l'intérieur du boîtier.
  • Il doit aussi être pris en compte le fait que le volume des moyens utilisés pour le refroidissement des DEL que comportent les modules optiques est dépendant de la quantité de chaleur qu'elles génèrent selon leur puissance de fonctionnement, elle-même dépendante de l'intensité lumineuse nécessaire pour l'émission par le projecteur du faisceau lumineux correspondant.
  • Plus particulièrement, un module optique ou un groupe de modules optiques sont organisés pour être constitutifs d'un dispositif d'éclairage et/ou dispositif de signalisation nécessitant une forte intensité lumineuse, tel que pour un feu de croisement, un feu de route, un feu anti-brouillard ou un feu de signalisation diurne. Le nombre de DEL et/ou la puissance nécessaire à leur fonctionnement sont élevés, et les moyens de refroidissement mis en oeuvre pour de tels modules optiques sont agencés pour permettre d'évacuer une chaleur importante générée par les DEL. Si seulement l'air naturellement présent à l'intérieur du boîtier est exploité pour obtenir un refroidissement adéquat des DEL, le dispositif d'éclairage et/ou dispositif de signalisation nécessite des moyens de dissipation de masse importante. Pour surmonter cette difficulté, il est connu d'exploiter un ventilateur ou organe analogue qui induit un passage forcé du flux d'air le long des ailettes de l'organe de refroidissement équipant les modules optiques. L'exploitation d'un tel flux d'air en passage forcé permet de limiter la surface d'échange thermique, et donc l'encombrement de l'organe de refroidissement, et en conséquence permet de limiter l'encombrement global du module optique ou du groupe de modules optiques. A titre d'exemple, on pourra se reporter au document W02005116520 qui décrit de telles dispositions. Par exemple encore, il est connu d'utiliser un caloduc qui est apte à acheminer des calories par conduction à partir du matériau le constituant, et/ou qui est agencé en conduit hermétiquement clos apte à véhiculer un fluide caloporteur qu'il contient. Le fluide caloporteur est par exemple de l'eau ou tout autre fluide exploitable pour un échange thermique. La clôture du conduit est par exemple obtenue à partir d'une fermeture de ses extrémités, ou à partir d'une fermeture du conduit en boucle sur lui-même. Une extrémité du caloduc est en contact avec l'organe de refroidissement équipant le ou les modules optiques pour prélever par conduction la chaleur produite par la ou les sources lumineuses, tandis que son autre extrémité est en contact avec un organe de refroidissement placé à l'extérieur du boîtier pour évacuer la chaleur véhiculée par le caloduc. On pourra par exemple se reporter aux documents EP1881262 ou US2008/0025038 qui décrivent de telles dispositions.
  • Le but de la présente invention est de proposer un dispositif de refroidissement d'un ou de plusieurs modules optiques pour projecteur automobile, pour optimiser le refroidissement des modules optiques d'un dispositif d'éclairage et ou de signalisation.
  • Le dispositif de la présente invention est un dispositif d'éclairage et/ou de signalisation comprenant au moins un module optique équipé d'un organe de refroidissement pourvu d'une surface d'échange thermique. II comprend également un dispositif de refroidissement comprenant au moins un conducteur de chaleur dont une première extrémité constitue une surface froide par rapport à l'air environnant du module optique, ladite première extrémité étant placée à distance de l'organe de refroidissement et étant munie d'une pluralité de déflecteurs canalisant un flux d'air froid en provenance de ladite première extrémité vers la surface d'échange thermique de l'organe de refroidissement, de manière à permettre un échange thermique entre le flux d'air et cette surface d'échange thermique. Préférentiellement, l'espace entre deux déflecteurs voisins constitue un canal de guidage du flux d'air délimité par les deux déflecteurs et débouchant sur au moins un couloir délimité entre deux ailettes voisines que comporte l'organe de refroidissement.
  • On comprendra par extrémité proximale du conducteur de chaleur une zone de ce dernier qui est située au voisinage du ou des modules optiques, et qui est opposée à son autre extrémité, distale, éloignée du ou des modules optiques. En cours de fonctionnement du projecteur et plus particulièrement de l'activation de la ou des source(s) lumineuse(s) du ou des modules optiques, l'extrémité proximale du conducteur de chaleur est une surface froide par rapport à l'air l'environnant du module optique, en acheminant des frigories depuis son extrémité distale jusqu'au voisinage de l'organe de refroidissement, duquel son extrémité proximale est placée à distance proche. Le flux d'air est naturellement refroidi au niveau de l'extrémité proximale du conducteur de chaleur par les frigories qu'il achemine. Le dispositif permet ainsi un échange thermique par convection entre la surface d'échange thermique de l'organe de refroidissement équipant le module optique et le conducteur de chaleur.
  • L'espace entre deux déflecteurs voisins, à savoir le canal de guidage du flux d'air froid permet d'améliorer la canalisation du flux d'air froid en direction de l'organe de refroidissement du module optique. Le canal de guidage du flux d'air froid débouche avantageusement sur des couloirs délimités entre deux ailettes voisines que comporte l'organe de refroidissement. On comprendra que les ailettes sont des éléments qui matérialisent la surface globale d'échange thermique de l'organe de refroidissement. Ceci permet d'assurer la continuité de la canalisation du flux d'air de l'extrémité distale du conducteur de chaleur, jusqu'entre les ailettes de l'organe de refroidissement.
  • La distance de séparation entre les déflecteurs et la surface d'échange thermique de l'organe de refroidissement est à titre indicatif supérieure à 0 cm et inférieure à 2 cm, préférentiellement entre 0 cm et 1 cm. Préférentiellement, le canal de guidage de l'air froid débouche à une distance d'au moins un couloir comprise entre 0 cm et 2 cm, préférentiellement entre 0cm et 10cm. Les déflecteurs sontt de préférence placés au plus proche de l'organe de refroidissement, pour éviter une dispersion du flux d'air froid et pour favoriser le guidage de ce dernier vers la surface d'échange thermique de l'organe de refroidissement. Cette proximité est toutefois le cas échéant limitée à la faculté souhaitée d'une mobilité du ou des modules optiques. On comprendra en cela que la distance de séparation entre les déflecteurs et l'organe de refroidissement est dépendante d'un compromis entre un débattement angulaire offert pour le module optique en vue de sa mobilité dans le boîtier, et un acheminement optimisé du flux d'air froid vers la surface d'échange thermique de l'organe de refroidissement.
  • Selon un mode de réalisation, les déflecteurs sont disposés en superposition distante. Ceci permet d'amener l'air froid latéralement.
  • Le dispositif de refroidissement selon la présente invention permet son exploitation pour un quelconque module optique ou groupe de modules optiques dont les sources lumineuses sont d'une puissance de fonctionnement apte à émettre un faisceau lumineux d'intensité modérée ou de forte intensité. Avantageusement ce dispositif de refroidissement s'applique à des DEL, ou diodes électroluminescentes, dont la chaleur qu'elle génère doit être évacuée. Ce dispositif est particulièrement avantageux pour les DEL de puissance utilisées dans des modules optiques émettant un faisceau d'éclairage, par exemple de type feu de croisement et/ou feu de route, ou encore des modules optiques pour l'émission d'un feu de position diurne, encore appelé DRL (pour « Day Running Light » en anglais). Les DEL de puissance sont des DEL ayant généralement un flux lumineux de l'ordre d'au moins 30 lumens et dégagent une chaleur plus élevée que des DEL de flux lumineux inférieur.
  • Aussi le dispositif d'éclairage et/ou de signalisation selon la présente invention comprend au moins une diode électroluminescente, ou DEL, en contact thermique avec le dispositif de refroidissement. Préférentiellement la diode électroluminescente est une DEL de puissance.
  • De plus, le dispositif de refroidissement utilisé dans le projecteur selon la présente invention est d'un encombrement et d'un agencement ne faisant pas obstacle à une implantation aisée du module optique à l'intérieur du boîtier, notamment à partir de l'obtention d'un encombrement et d'une masse du dispositif de refroidissement et du ou des modules optiques qui soient les plus faibles possibles.
  • L'organe de refroidissement est préférentiellement un dissipateur de chaleur à ailettes, dont la surface d'échange thermique est formée par les surfaces des ailettes en contact avec le flux d'air pour obtenir finalement le refroidissement du ou des modules optiques.
  • Pour augmenter le phénomène de radiation et donc l'échange thermique, l'organe de refroidissement et/ou le (ou les) déflecteur(s) peuvent être par exemple de couleur noire. Par exemple sur une pièce d'aluminium, cette couleur peut-être obtenue par anodisation.
  • Le flux d'air est naturellement généré par le mouvement ascensionnel de l'air se réchauffant au niveau de la surface d'échange thermique de l'organe de refroidissement, la température de cette surface d'échange thermique étant supérieure à celle de l'air environnant. Par exemple, l'air se réchauffe entre les ailettes de l'organe de refroidissement, lorsque ce dernier en est pourvu. Ce mouvement ascensionnel aspire l'air présent au niveau du déflecteur et/ou du conducteur de chaleur, où il a été refroidi. Cet air aspiré a donc une température plus froide que l'air environnant le module optique et permet ainsi de refroidir efficacement l'organe de refroidissement équipant ce module optique.
  • Le conducteur de chaleur étant placé à distance du module optique, c'est-à-dire sans contact mécanique avec le module optique, ce dernier peut aisément être monté mobile à l'intérieur d'un boîtier que comprend le projecteur, sans que les moyens mis en oeuvre pour son refroidissement ne fassent obstacle à une telle mobilité. L'étendue de la surface d'échange thermique, et donc l'encombrement et la masse de l'organe de refroidissement, sont susceptibles d'être restreints grâce à l'apport du flux d'air froid, ce qui facilite davantage l'agencement, le montage et l'implantation des pièces, en particulier du module optique, à l'intérieur du boîtier. Le dispositif de refroidissement est apte à être exploité pour le refroidissement d'un ou de plusieurs modules optiques dont la ou les sources lumineuses peuvent être indifféremment de faible puissance, comme les DEL utilisées dans des dispositifs de signalisation de type lampe ville, indicateur de changement de direction, feux arrières, ou de puissance modérée ou de forte puissance, comme les DEL de puissance utilisées un DRL ou dans des dispositifs d'éclairage, du type feu de route, feu de croisement, anti-brouillards, ou, selon le faisceau lumineux dont l'émission par le projecteur est souhaitée. Le conducteur de chaleur est susceptible d'être refroidi à son extrémité distale par de quelconques moyens de refroidissement supplémentaires, qui peuvent être installés à l'extérieur du boîtier pour éviter d'encombrer son volume intérieur. Les moyens de refroidissement supplémentaires sont susceptibles d'être quelconques et d'être déterminés selon la puissance de la source lumineuse à refroidir, en exploitant par exemple isolément ou en combinaison l'air extérieur au véhicule pour éviter l'utilisation d'un organe consommateur d'énergie, un organe générateur d'un flux d'air forcé tel qu'un ventilateur ou organe analogue, une source de froid tel qu'un conduit véhiculant un fluide en provenance d'un circuit de refroidissement, notamment d'un circuit de refroidissement d'une installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation équipant le véhicule. L'exploitation ou non de divers moyens de refroidissement supplémentaires peut être choisie indépendamment de l'agencement et de l'organisation structurelle du dispositif de refroidissement dans ses principaux composants, à savoir les moyens de refroidissement et de canalisation du flux d'air principalement constitués d'un conducteur de chaleur équipé du ou des déflecteurs. La modularité du dispositif de refroidissement à partir d'une mise en oeuvre sélective des moyens de refroidissement supplémentaires permet de conférer au dispositif de refroidissement un caractère standard favorisant la rentabilité de son exploitation et en conséquence de sa commercialisation.
  • La surface d'échange thermique de l'organe de refroidissement est plus spécifiquement orientée suivant l'axe général de gravité. La surface d'échange thermique de l'organe de refroidissement est ainsi orientée de sorte qu'elle soit naturellement balayée par le flux ascendant de l'air se réchauffant. Cette orientation étant considérée lorsque l'axe général d'émergence de la lumière hors du module optique est orienté environ perpendiculairement à l'axe général de gravité. Cette orientation générale d'émergence de la lumière correspond environ à l'orientation qu'a le dispositif d'éclairage et/ou de signalisation, une fois monté sur le véhicule auquel il est destiné.
  • Par exemple, l'organe de refroidissement est agencé en dissipateur de chaleur à ailettes ou organe analogue. Les ailettes sont orientées dans leur plan général suivant l'axe général de gravité. La surface d'échange thermique est formée par les surfaces des ailettes en contact avec le flux d'air pour obtenir finalement le refroidissement du ou des modules optiques.
  • De préférence, la surface d'échange thermique définit un plan général d'échange thermique qui est préférentiellement orienté orthogonalement au plan général du déflecteur. D'une manière plus générale et pour des valeurs préférentielles au regard de la performance de l'échange thermique obtenu entre le flux d'air en provenance de l'extrémité proximale du conducteur de chaleur et l'organe de refroidissement, pour chaque déflecteurs de la pluralité de déflecteurs est définit un plan général du déflecteur en vis-à-vis dudit organe de refroidissement. Ce plan général de déflecteur est orienté de manière à former avec l'axe général de la gravité un angle compris entre 80° et 130°, cet angle étant mesuré en partant depuis l'axe central de la gravité, au-dessus du déflecteur correspondant, lorsque l'axe général, d'émergence de la lumière hors du module optique, est orienté sensiblement orthogonalement à l'axe général de gravité. Préférentiellement, cet angle est compris entre 90° et 120°, et encore préférentiellement entre 90° et 100°.
  • L'agencement du dispositif de refroidissement, et notamment l'orientation spécifique de la surface d'échange thermique et des déflecteurs, induit un balayage de cette dernière par le flux d'air à partir de mouvements naturels successifs descendant du flux d'air froid en provenance du conducteur de chaleur, puis ascendant de ce flux d'air froid progressivement réchauffé par la surface d'échange thermique. L'exploitation du flux d'air refroidi par le conducteur de chaleur est optimisée à partir d'un double balayage par ce flux d'air de la surface d'échange thermique de l'organe de refroidissement.
  • Selon une variante de réalisation, le plan général de chaque déflecteur de la pluralité de déflecteurs et en vis-à-vis de l'organe de refroidissement est orienté de manière à former avec l'axe général de la gravité un angle d'au plus 40 degrés, cet angle étant mesuré en partant depuis l'axe central de la gravité et au-dessus du déflecteur correspondant, lorsque l'axe général d'émergence de la lumière hors du module optique est orienté sensiblement orthogonalement à l'axe général de gravité, ledit canal de guidage débouchant au-dessous dudit couloir. Préférentiellement, cet angle est d'au plus 20 degrés, et encore préférentiellement d'environ 0°, soit parallèle à la direction de la gravité. Lorsque l'axe général d'émergence de la lumière hors du module optique est orienté sensiblement orthogonalement à l'axe général de gravité, on a donc idéalement des déflecteurs orientés verticalement, placés sous le dissipateur de chaleur. Dans ce cas l'agencement du dispositif de refroidissement, et notamment l'orientation spécifique de la surface d'échange thermique et des déflecteurs, induit également un balayage de la surface d'échange thermique par le flux d'air à partir de mouvements naturels. Dans ce mode de réalisation, le radiateur en réchauffant l'air crée un mouvement naturel ascendant de l'air. Ce mouvement induit un phénomène d'aspiration de l'air présent dans les canaux de guidage où l'air a déjà perdu un certain nombre de calories. L'air refroidi va ainsi balayer la surface des ailettes en remontant dans les couloirs et donc permettre une meilleure dissipation thermique.
  • Selon le mode de réalisation visé au paragraphe précédent, une plaque est placée à l'arrière du dissipateur de chaleur, soit sur le côté opposé à celui supportant la source lumineuse. Cette plaque permet de canaliser davantage le flux d'air vers le haut du dissipateur de chaleur. Chaque couloir comprend ainsi une entrée du flux d'air froid en bas du dissipateur de chaleur et une sortie du flux d'air chaud en haut du dissipateur de chaleur.
  • Préférentiellement, le conducteur de chaleur est un caloduc. Le dispositif d'éclairage et/ou de signalisation selon l'invention peut comprendre plusieurs conducteurs de chaleurs, et donc notamment plusieurs caloducs. De même un dispositif de refroidissement peut comprendre plusieurs conducteurs thermiques, par exemple plusieurs caloducs, associés à un ou plusieurs déflecteurs canalisant l'air vers la surface d'échange thermique pour la refroidir. Le (ou les) caloduc, appelé « heat pipe » en anglais, est un conduit hermétiquement clos, par exemple en cuivre, contenant un fluide caloporteur. Le fluide caloporteur est par exemple de l'eau ou tout autre fluide exploitable pour un échange thermique. Le fluide passe de l'état liquide à l'état gazeux au niveau d'une première extrémité du caloduc. Le fluide sous forme gazeuse circule ensuite jusqu'à une deuxième extrémité du caloduc où il se condense. Le fluide sous forme liquide revient ensuite de la deuxième extrémité à la première extrémité. Ainsi le caloduc est apte à véhiculer des calories de sa première extrémité vers sa deuxième extrémité et des frigories de sa deuxième extrémité vers sa première extrémité. La clôture du conduit est par exemple obtenue à partir d'une fermeture de ses extrémités, ou à partir d'une fermeture du conduit en boucle sur lui-même. La première extrémité du caloduc est située au voisinage du ou des modules optiques, et correspond donc à une extrémité proximale opposée à à la deuxième extrémité, distale, éloignée du ou des modules optiques. L'extrémité proximale du caloduc est notamment formée d'une zone de celui-ci disposée à l'intérieur d'un boîtier du projecteur logeant le ou les modules optiques, tandis que l'extrémité distale du caloduc est une zone de ce dernier placée où l'air a une température moins élevé que l'air au niveau du module optique, préférentiellement à l'extérieur du boîtier en étant avantageusement en relation thermique avec des moyens supplémentaires de refroidissement, eux-mêmes disposés à l'extérieur du boîtier pour éviter d'encombrer son espace intérieur. On peut également positionner l'extrémité distale à l'intérieur du boîtier, par exemple à proximité de la glace de fermeture du boîtier. Ceci permet alors de refroidir l'extrémité distale et également de limiter les phénomènes de condensation ou de givre sur la glace, en apportant des calories au niveau de cette dernière.
  • Préférentiellement, les déflecteurs présentent une conductivité thermique élevée, c'est-à-dire supérieure à 10 W/m/C° (10 watts par mètre par degrés Celcius). Les déflecteurs présentent ainsi également une fonction de dissipation des frigories en provenance de l'extrémité proximale du conducteur de chaleur permettant de refroidir plus efficacement le flux d'air froid.
  • Les déflecteurs sont chacun avantageusement formés d'une lame traversée par la première extrémité du caloduc. Comme vu au paragraphe précédent, cette lame présente notamment des caractéristiques de conductivité thermique qui sont élevées, soit supérieures à 10 W/m/C°, en étant par exemple formée à partir d'une feuille de métal. Le contact matériel entre la lame et le caloduc qui la traverse permet non seulement de réaliser aisément le positionnement de la lame axialement sur le caloduc, mais aussi de favoriser la dissipation des frigories en provenance du caloduc.
  • Un même caloduc est susceptible d'être dédié au refroidissement de plusieurs modules optiques. Les modules optiques sont indifféremment portés par un organe de refroidissement qui leur est commun ou par un organe de refroidissement qui leur est spécifiquement dédié. Dans ce dernier cas, préférentiellement, une pluralité de déflecteurs est placée en face de chacun des organes de refroidissement des modules optiques.
  • Selon la quantité nécessaire de frigories à acheminer vers la surface d'échange thermique de l'organe de refroidissement, l'extrémité distale du conducteur de chaleur est en relation thermique avec des moyens supplémentaires de refroidissement et/ou avec un organe d'échange thermique, tels que des ailettes ou organes à échange thermique analogues. L'apport de frigories par le conducteur de chaleur vers son extrémité proximale peut être optimisé. La mise en relation thermique de l'extrémité distale du conducteur de chaleur avec les moyens supplémentaires de refroidissement est indifféremment obtenue par conduction ou par convection, selon la nature des supplémentaires de refroidissement exploités. Les organes d'échange thermique sont susceptibles d'être dédiés à un ou plusieurs conducteurs de chaleur que comprend le dispositif de refroidissement. Préférentiellement, les moyens supplémentaires de refroidissement et/ou l'organe d'échange thermique sont placés à l'extérieur dudit boîtier.
  • Le caloduc est préférentiellement positionné et maintenu à l'intérieur du boîtier par l'intermédiaire d'organes de fixation au moins en prise sur le boîtier, à l'exclusion du module optique et/ou de l'organe de refroidissement qui le porte. On comprendra par une telle exclusivité que le caloduc est exempt de moyens de fixation mécanique avec l'organe de refroidissement et/ou avec le ou les modules optiques, en raison de son positionnement matériel à distance de ces derniers. Un tel positionnement distant sans jonction mécanique entre le module optique et le caloduc muni du ou des déflecteurs, autorise une mobilité du module optique à l'intérieur du boîtier tout en autorisant son refroidissement au moyen du caloduc. Le caloduc est susceptible d'être en prise sur le boîtier pour son maintien à l'intérieur de celui-ci, soit directement, soit par l'intermédiaire d'organes solidaires du boîtier, et/ou d'être en prise sur tout autre élément fixe du projecteur, voire encore d'un élément structurel du véhicule recevant le projecteur, à l'exclusion du module optique et/ou de l'organe de refroidissement fixé à ce module optique.
  • La présente invention va être décrite en relation avec les exemples non limitatifs de réalisation illustrés sur les figures des planches annexées, dans lesquelles :
    • La fig.1 est un schéma illustrant une coupe longitudinale d'un projecteur équipé de modules optiques et d'un dispositif de refroidissement selon un exemple de réalisation de la présente invention.
    • La fig.2 est un schéma illustrant de face un projecteur tel que représenté sur la fig.1.
    • La fig.3 est un schéma illustrant une coupe d'un dispositif de refroidissement et d'un module optique correspondant, représentés sur les fig.1 et fig.2, selon un plan vertical, passant par l'axe général d'émergence de la lumière émise par le module optique.
    • La fig.4 est un schéma illustrant une coupe d'un dispositif de refroidissement et d'un module optique d'une variante de réalisation, selon un plan vertical, passant par l'axe général d'émergence de la lumière émise par le module optique.
    • La fig.5 est un schéma illustrant une coupe d'un dispositif de refroidissement et d'un module optique représentés sur les fig.1 à fig.3, selon un plan horizontal, passant par l'axe général d'émergence de la lumière émise par le module optique.
    • La fig. 6 est un schéma illustrant une vue en coupe d'un dispositif de refroidissement et d'un module optique d'une autre variante de réalisation, selon un plan horizontal, passant par l'axe général d'émergence de la lumière émise par le module optique.
    • La fig. 7 est un schéma illustrant une coupe selon VII-VII de la figure 6.
  • Sur les fig.1 et fig.2, un projecteur pour véhicule automobile comprend un boîtier 1 fermé par une glace de fermeture transparente 1 b. Le boîtier 1 loge une pluralité de modules optiques 2 pour l'émission d'au moins un faisceau lumineux global. Ces modules optiques 2 associent une source lumineuse 3 constituée d'une DEL, et un système optique 4 apte à modifier au moins l'un des paramètres de la lumière générée par la source lumineuse 3, tel que sa réflexion moyenne et/ou sa direction. Dans l'exemple représenté, le système optique comprend un réflecteur 4, qui concentre la lumière émise par la source lumineuse 3 en direction de la glace de fermeture 1 b, soit vers la gauche sur le schéma de la figure 1. Les modules optiques 2 sont portés par des organes de refroidissement 5, destinés à dissiper la chaleur générée par la source lumineuse 3 en fonctionnement. Les organes de refroidissement 5 sont constitués d'un dissipateur de chaleur à ailettes, les ailettes 6 constituant une surface globale d'échange thermique avec l'air ambiant pour obtenir le refroidissement du module optique 2 qui leur est affecté. Sur l'exemple de réalisation illustré, les modules optiques 2 sont portés par un organe de refroidissement 5 qui leur est dédié. Cependant, les modules optiques 2 sont aussi susceptibles d'être portés par un organe de refroidissement 5 qui leur est commun.
  • Les ailettes 6 sont orientées dans leur plan général verticalement au regard de l'axe général de gravité, de sorte que l'évacuation de la chaleur résulte d'un mouvement naturel ascendant de l'air se réchauffant en circulant le long de couloirs 7 s'étendant entre les ailettes 6 prises deux à deux que comporte l'organe de refroidissement 5. Sur la figure 2, chaque organe de refroidissement 5 comprend trois couloirs 7 mais ce nombre n'est pas limitatif.
  • Pour favoriser le refroidissement du module optique 2, l'organe de refroidissement 5 est associé à des moyens canalisant et refroidissant un flux d'air, qui comprennent une pluralité de caloducs 8 disposés à l'arrière et à distance des organes de refroidissement 5. On comprendra que la position arrière est à considérer au regard de l'émergence de la lumière hors du module optique 2 vers l'avant de ce dernier.
  • En se reportant par ailleurs sur les fig.3 et fig.4, l'extrémité proximale 9 des caloducs 8 est munie d'une pluralité de déflecteurs 10, qui ménagent entre eux deux à deux des canaux de guidage 11 du flux d'air froid F. L'extrémité proximale 9 apporte les frigories aux déflecteurs 10 qui refroidissent l'air circulant à l'intérieur de ces canaux 11, avant que cet air n'entre à l'intérieur des canaux 7 formés entre les ailettes 6 de l'organe de refroidissement correspondant 5. Les déflecteurs 10 sont placés à distance de l'organe de refroidissement 5, d'un écart E supérieur à 0 cm et préférentiellement inférieur à 2 cm. Les déflecteurs 10 sont orientés dans leur plan général transversalement à l'orientation du plan général des ailettes 6. Sur la fig.3, les déflecteurs 10 sont orientés dans leur plan général orthogonalement au plan général des ailettes 6. Sur la fig.4, les déflecteurs 10 et les ailettes 6 sont disposés dans des plans respectifs qui sont concourants l'un par rapport à l'autre, selon une pente d'inclinaison B comprise entre 60° et 90°. Cet inclinaison correspond également à une orientation du plan général du déflecteur 10 en vis-à-vis de l'organe de refroidissement 5 formant avec l'axe général de la gravité un angle compris entre respectivement 120° et 90°, cet angle étant mesuré en partant depuis l'axe central de la gravité, au-dessus du déflecteur 10, lorsque l'axe général d'émergence de la lumière A, hors du module optique 2, est orienté sensiblement orthogonalement à l'axe général de gravité, représenté en pointillé sur la figure 4. Cette valeur d'inclinaison est donnée à titre indicatif et de manière non restrictive. Sur l'exemple de réalisation illustré, les déflecteurs 10 sont globalement plans. II est cependant envisageable de leur conférer des zones d'inflexion selon la conformation des canaux de guidage souhaitée, qui déterminent la dynamique recherchée pour le guidage du flux d'air froid F acheminé vers l'organe de refroidissement 5 à travers les canaux de guidage 11 délimités entre deux déflecteurs 10 superposés, soit en vis-à-vis.
  • Sur l'exemple illustré, les déflecteurs 10 affectés au refroidissement d'un module optique 2 sont formés de lames qui sont placées en superposition distante le long du caloduc 8 correspondant. La jonction des lames 10 avec le caloduc 8 est par exemple réalisée par traversée des lames 10 par le caloduc 8 qui leur est affecté, préférentiellement associée à un montage en force de cette traversée et/ou à un scellement des lames 10 sur le caloduc 8. Les lames 10 sont formées de feuilles métalliques, qui favorisent l'échange thermique entre l'air environnant l'extrémité proximale 9 et le caloduc 8. Les déflecteurs 10 répondent à deux fonctions cumulées, l'une de guidage du flux d'air F au niveau des caloducs 8 et vers les organes de refroidissement correspondant et l'autre d'organes d'échange thermique entre ces déflecteurs et l'air environnant les extrémités proximales 9 des caloducs 8 et circulant entre ces derniers. Les canaux de guidage 11 du flux d'air froid F débouchent sur les ailettes 6, et plus particulièrement sur les couloirs 7 ménagés entre elles. L'air est ainsi refroidi au contact de l'extrémité proximale 9 et de ses déflecteurs 10. Le flux d'air froid F est acheminé par les canaux de guidage 11 ménagés entre deux déflecteurs 11 voisins superposés en étant aspiré par les couloirs 7 ménagés entre deux ailettes 6 voisines. Le flux d'air F circule donc entre les déflecteurs, où il se refroidit, et en sortant des canaux de guidage 11 dans les couloirs 7 de l'organe de refroidissement, l'air froid est plus dense et descend tout en se réchauffant le long des ailettes 6. Une fois réchauffé, l'air, plus léger, remonte pour sortir vers le haut des canaux 7 de l'organe de refroidissement 5.
  • Sur les fig.1 et fig.2, l'extrémité distale 12 des caloducs 8 émerge hors du boîtier 1 pour être placée à l'extérieur de ce dernier. L'extrémité distale 12 des caloducs 8 est munie d'organes d'échange thermique 13 qui sont agencés en ailettes ou éléments analogues. Sur ces deux figures, des moyens supplémentaires de refroidissement 14, tel qu'un ventilateur, sont disposés à l'extérieur du boîtier 1 pour induire un refroidissement des organes d'échange thermique 13, et en conséquence des caloducs 8. La mise en place des moyens supplémentaires de refroidissement 14 à l'extérieur du boîtier 1 facilite leur implantation sur le véhicule et permet d'éviter un encombrement de l'espace intérieur du boîtier 1. Les frigories transmises aux caloducs 8 par les organes d'échange thermique 13 sont conduites jusqu'à leur extrémité proximale 9 pour refroidir le flux d'air froid F destiné au refroidissement des modules optiques 2 et canalisé par les déflecteurs 10. Sur l'exemple de réalisation illustré, ces éléments d'échange thermique 13 sont communs à l'ensemble des caloducs 8 du projecteur. II est cependant envisageable, selon l'agencement de l'environnement du projecteur sur le véhicule, d'affecter un groupe d'éléments d'échange thermique 13, voire des moyens générateurs de froid 14, à chacun des caloducs 8 que comprend le dispositif de refroidissement.
  • Les caloducs 8 sont maintenus en position à l'intérieur du boîtier 1 par des organes de fixation 15 en prise sur ce dernier. La fixation des caloducs 8 sur des éléments distincts des modules optiques 2 permet de les disposer aisément par rapport à ces derniers, tout en ménageant la distance requise de séparation entre les déflecteurs 10 et les organes de refroidissement 5. L'absence de liaison mécanique entre les caloducs 8 et les modules optiques 2 permet de monter aisément ces derniers en mobilité sur le boîtier 1.
  • II est à noter que sur l'exemple illustré, non limitatif, certains modules sont reliés par un même caloduc 8. D'autres configurations sont cependant possibles. On pourrait également avoir un caloduc par module optique.
  • En variante de réalisation des modules optiques illustrés aux figures 1 à 5, il est possible de placer le conducteur de chaleur sous le dissipateur de chaleur. Cette variante de réalisation est illustrée aux figures 6 et 7, notées Fig. 6 et Fig.7. Le conducteur de chaleur 108, ici un caloduc, comprend des déflecteurs 110 en vis-à-vis de l'organe de refroidissement 105, le plan général de ces déflecteurs 110 étant orienté de manière à former avec l'axe général de la gravité un angle d'au plus 40 degrés, 0° dans l'exemple illustré, cet angle étant mesuré en partant depuis l'axe central de la gravité et au-dessus du déflecteur 110 correspondant, lorsque l'axe général A' d'émergence de la lumière hors du module optique 102 est orienté sensiblement orthogonalement à l'axe général de gravité. Les canaux de guidage 111, formés par les espaces entre deux déflecteurs voisins débouchent au-dessous des couloirs 107 formés entre deux ailettes 106 voisines du dissipateur de chaleur 105. Préférentiellement, les déflecteurs 110 sont placés à distance de l'organe de refroidissement 5, d'un écart E' supérieur à 0 cm et préférentiellement inférieur à 2 cm, de préférence inférieur à 1 cm.
  • Dans cet exemple, les déflecteurs 110 sont orientés verticalement et placés sous le dissipateur de chaleur 105. L'agencement du dispositif de refroidissement, et notamment l'orientation spécifique des ailettes 106 et des déflecteurs 110, induit un balayage des ailettes 106 le flux d'air F'. Comme on peut le voir en figure 7, où le flux d'air est représenté par la flèche en pointillé, l'air est progressivement réchauffé par la surface d'échange thermique correspondant à la surface de ces ailettes 106 et est animé d'un mouvement ascendant. II s'ensuit un phénomène d'aspiration depuis le dessous du dissipateur de chaleur 105 de l'air présent dans les canaux de guidage 111, où l'air a déjà perdu un certain nombre de calories. L'air refroidi va ainsi balayer la surface des ailettes 106 en remontant dans les couloirs 107 et donc permettre une meilleure dissipation thermique.
  • Une plaque 117 est placée à l'arrière du dissipateur de chaleur 106, soit sur le côté opposé à celui portant la source lumineuse 103. Cette plaque 117 permet de canaliser davantage le flux d'air F' vers le haut du dissipateur de chaleur 106. Chaque couloir 107 entre deux ailettes 106 comprend ainsi une entrée du flux d'air froid en bas du dissipateur de chaleur 105 et une sortie du flux d'air chaud en haut du dissipateur de chaleur 105. A noter que par souci de clarté, le réflecteur 104 n'a pas été représenté sur la figure 7, mais uniquement en figure 6.
  • L'extrémité distale 109 est placée dessous le dissipateur de chaleur 106, l'agencement de l'extrémité distale du caloduc 108 est agencée comme décrit précédemment, notamment comme pour l'exemple illustré en figures 1 à 5. De même, cette variante peut être utilisée pour le refroidissement de plusieurs modules optiques comme illustré en figures 1 et 2, à la différence près que les extrémités distales sont situées sous les modules optiques, selon la variante décrite en figures 6 et 7.
  • De même, le nombre d'ailettes, de l'organe de refroidissement du module optique, ou le nombre de déflecteurs n'est pas limitatif. Egalement la distance entre les ailettes ou les déflecteurs peut être variable.
  • Egalement, lorsqu'il y a plusieurs déflecteurs sur le caloducs, ceux-ci peuvent être constitués par les spires d'une lame en spirale enroulée autour du caloduc. On peut ainsi constituer l'ensemble des déflecteurs par une plaque de tôle découpée en spirale, puis étirée pour être conformée autour du caloduc.

Claims (15)

  1. Dispositif d'éclairage et/ou de signalisation comprenant au moins un module optique (2, 102) équipé d'un organe de refroidissement (5, 105) pourvu d'une surface d'échange thermique (6, 106), caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de refroidissement comprenant au moins un conducteur de chaleur (8, 108) dont une première extrémité (9, 109) constitue une surface froide par rapport à l'air environnant du module optique, ladite première extrémité étant placée à distance du dit organe de refroidissement (5, 105) et étant munie d'une pluralité de déflecteurs (10, 110) canalisant un flux d'air froid (F, F') en provenance de ladite première extrémité vers la surface d'échange thermique (6, 106) de l'organe de refroidissement (5, 105), de manière à permettre un échange thermique entre ledit flux d'air (F, F') et cette surface d'échange thermique (6, 106), l'espace entre deux déflecteurs (10, 110) voisins constituant un canal de guidage (11, 111) du flux d'air (F, F') délimité par les deux déflecteurs voisins et débouchant sur au moins un couloir (7, 107) délimité entre deux ailettes (6, 106) voisines que comporte l'organe de refroidissement (6, 106).
  2. Dispositif d'éclairage et/ou de signalisation selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit un module optique (2, 102) comprend au moins une diode électroluminescente (3, 103) en contact thermique avec ledit dispositif de refroidissement (5, 105).
  3. Dispositif d'éclairage et/ou de signalisation selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite diode électroluminescente (3, 103) est une DEL de puissance.
  4. Dispositif d'éclairage et/ou de signalisation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la surface d'échange thermique (6, 106) de l'organe de refroidissement (5, 105) est orientée suivant l'axe général de gravité, lorsque l'axe général (A, A') d'émergence de la lumière hors du module optique (2, 102) est orientée sensiblement orthogonalement à l'axe général de gravité.
  5. Dispositif d'éclairage et/ou de signalisation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les déflecteurs (10) sont en superposition distante.
  6. Dispositif d'éclairage et/ou de signalisation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un plan général de chaque déflecteur (10) de la pluralité de déflecteurs en vis-à-vis dudit organe de refroidissement (5) est orienté de manière à former avec l'axe général de la gravité un angle compris entre 80° et 130°, cet angle étant mesuré en partant depuis l'axe central de la gravité et au-dessus du déflecteur (110) correspondant, lorsque l'axe général (A) d'émergence de la lumière hors du module optique (2) est orienté sensiblement orthogonalement à l'axe général de gravité.
  7. Dispositif d'éclairage et/ou de signalisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'un plan général de chaque déflecteur (110) de la pluralité de déflecteurs et en vis-à-vis dudit organe de refroidissement (105) est orienté de manière à former avec l'axe général de la gravité un angle d'au plus 40 degrés, cet angle étant mesuré en partant depuis l'axe central de la gravité et au-dessus du déflecteur (110) correspondant, lorsque l'axe général (A) d'émergence de la lumière hors du module optique (102) est orienté sensiblement orthogonalement à l'axe général de gravité, ledit canal de guidage (111) débouchant au-dessous dudit couloir (107).
  8. Dispositif d'éclairage et/ou de signalisation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit conducteur de chaleur est un caloduc (8, 108).
  9. Dispositif d'éclairage et/ou de signalisation selon la revendication 8, caractérisé en ce que les déflecteurs (10, 110) sont chacun formés d'une lame traversée par ladite première extrémité (9, 109) du caloduc (8, 108).
  10. Dispositif d'éclairage et/ou de signalisation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les déflecteurs (10, 110) présentent chacun une conductivité thermique supérieure à 10 W/m/°C.
  11. Dispositif d'éclairage et/ou de signalisation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la distance de séparation (E, E') entre les déflecteurs (10, 110) et la surface d'échange thermique (6, 106) de l'organe de refroidissement (6, 106) est supérieure à 0 cm et inférieure à 2 cm.
  12. Dispositif d'éclairage et/ou de signalisation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit conducteur de chaleur est un caloduc (8, 108) dédié au refroidissement de plusieurs modules optiques (5, 105).
  13. Dispositif d'éclairage et/ou de signalisation selon l'une quelconque des revendications précédentes, ladite première extrémité est une extrémité proximale (9, 109), ledit conducteur de chaleur (8, 108) comprenant également une extrémité distale (12) en relation thermique avec des moyens supplémentaires de refroidissement (14) et/ou avec un organes d'échange thermique (13).
  14. Dispositif d'éclairage et/ou de signalisation selon la revendication 13, caractérisé en ce que lesdits moyens supplémentaires de refroidissement (14) et/ou ledit organes d'échange thermique (13) sont placés à l'extérieur dudit boîtier (1).
  15. Dispositif d'éclairage et/ou de signalisation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le conducteur de chaleur est un caloduc (8, 108), ledit caloduc étant positionné et maintenu à l'intérieur du boîtier (1) par l'intermédiaire d'organes de fixation (15) au moins en prise sur le boîtier (1), à l'exclusion du module optique (2, 102) et/ou de l'organe de refroidissement (5, 105) qui le porte.
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