EP2751475A1 - Dispositif optique, notamment pour véhicule automobile - Google Patents

Dispositif optique, notamment pour véhicule automobile

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EP2751475A1
EP2751475A1 EP12756168.6A EP12756168A EP2751475A1 EP 2751475 A1 EP2751475 A1 EP 2751475A1 EP 12756168 A EP12756168 A EP 12756168A EP 2751475 A1 EP2751475 A1 EP 2751475A1
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EP
European Patent Office
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light
shaping member
rays
source
face
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP12756168.6A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Pierre Albou
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Valeo Vision SAS
Original Assignee
Valeo Vision SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Vision SAS filed Critical Valeo Vision SAS
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]
    • F21Y2115/15—Organic light-emitting diodes [OLED]

Definitions

  • Optical device in particular for a motor vehicle
  • the present invention relates to an optical device, in particular for a motor vehicle, such as a lighting and / or signaling and / or interior lighting device having in particular a photometric function useful for the road circulation of the vehicle, enabling the vehicle to be seen by other vehicles or the driver of said vehicle to see outside.
  • a lighting and / or signaling and / or interior lighting device having in particular a photometric function useful for the road circulation of the vehicle, enabling the vehicle to be seen by other vehicles or the driver of said vehicle to see outside.
  • organic light-emitting diodes having a layer on their emitting surface which makes it possible to modify their directivity are known. Is achieved and a directivity of the form (cos ⁇ ) 15, ⁇ representing the angle of emission with respect to the normal to the emission surface and (cos ⁇ ) 15 representing the level of illumination in the direction ⁇ . Contrary to what has been seen previously, with such a solution is reached a directivity too high in the horizontal plane to achieve a braking type of signaling function.
  • an optical device of a motor vehicle in particular a lighting and / or signaling and / or interior lighting device for a motor vehicle, comprises a surface light source and a setting member. shape of a light beam deviating from the first light rays of the beam emitted by a face of the surface light source, this member not deviating from the second light rays of the beam emitted by this same face of the surface light source.
  • the emission area of the surface light source may be greater than 1 cm 2 , or even greater than 5 cm 2 , or even greater than 10 cm 2 .
  • the surface source of light may comprise an organic light-emitting diode.
  • the optical device may comprise a housing closed by a closure glass inside which are the surface source of light and the shaping member.
  • the shaping member can be made by a transparent monoblock piece.
  • the shaping member may comprise a deflection member deviating primarily from the reflection rays.
  • the deflection element may comprise a first reflection element, in particular a first plane reflection element, and a second reflection element, notably a second parabolic section reflection element whose focus is at the center image level. of the face by the first reflection element or substantially at the image of the center of the face by the first reflection element.
  • the shaping member may comprise a deflection member deviating primarily from the refractive rays.
  • the deflection member may comprise an upper portion and a lower portion, the lower and upper portions being joined by a mechanical connecting member.
  • the first and second rays can pass through the shaping member.
  • Another object of the invention is a motor vehicle comprising an optical device defined above.
  • the appended drawing shows, by way of example, various embodiments of a lighting and / or signaling device for a motor vehicle according to the invention.
  • FIG. 1 is a diagram representing the infinite illumination distribution of a surface organic diode-type light source, the various substantially concentric curves representing illumination levels.
  • FIG. 2 is a diagram showing the change in intensity of illumination according to the angle formed between the normal to a surface emitting surface of a surface-emitting diode and the direction of emission.
  • Figure 3 is a front view of a first embodiment of an optical device according to the invention.
  • Figure 4 is a perspective view of the first embodiment of the optical device according to the invention.
  • Figure 5 is a sectional view along a vertical plane of the first embodiment of the optical device according to the invention.
  • FIG. 6 is a diagram representing the distribution of illumination at infinity emitted by an optical device according to the invention.
  • FIG. 7 is a diagram representing the evolution of the intensity of the illumination according to the angle formed between the normal to the optical axis of the optical device according to the invention and the direction of emission at the output of the optical device according to the invention for rays emitted in a horizontal plane containing the optical axis of the invention.
  • FIG. 8 is a diagram representing the distribution of illumination at infinity emitted by a portion of the light beam coming from an optical device according to the invention.
  • FIG. 9 is a diagram representing the evolution of the intensity of the illumination according to the angle formed between the optical axis of the optical device according to the invention and the direction of emission at the output of the optical device according to the invention. for rays emitted in a vertical plane containing the optical axis of the invention.
  • FIG. 10 represents a standardized photometric grid of brake signaling light and the luminous intensity values obtained in this grid for an emitted luminous flux of 21 ⁇ m with an optical device according to the invention.
  • FIG. 11 represents a standardized photometric grid of stop signaling light and the luminous intensity values obtained in this grid for an emitted luminous flux of 21 ⁇ m using an organic light-emitting diode without optics for shaping its emitted beam.
  • FIG. 12 represents the lit appearance of an optical device according to the invention, seen from the optical axis of the device.
  • FIG. 13 represents the lit appearance of a device according to the invention, seen at an angle of 10 ° with the optical axis in the horizontal plane.
  • FIG. 14 represents the lit appearance of a device according to the invention, seen at an angle of 10 ° with the optical axis in the vertical plane.
  • Figure 15 is a perspective view of a second embodiment of the optical device according to the invention.
  • Figure 16 is a sectional view along a vertical plane of the second embodiment of the optical device according to the invention.
  • Figures 17 and 18 show the illuminated appearance of an optical device according to the second embodiment, seen from the optical axis of the device.
  • Figure 19 is a sectional view along a vertical plane of a third embodiment of the optical device according to the invention.
  • the optical device 1 is a lighting and / or signaling device for a motor vehicle, in particular a braking signaling device.
  • the device comprises a surface source of light 3, a device 2 for shaping a light beam deviating from the first light rays 202, 203 of the beam emitted by a face 31 of the surface light source, this member not deviating from the light sources.
  • second light rays 201 of the beam emitted by this same face 31 of the surface light source is a lighting and / or signaling device for a motor vehicle, in particular a braking signaling device.
  • the surface source of light is rectangular and elongated. For example, it is about 220 mm long and about 5 mm high.
  • the source is intended to be mounted so that it extends horizontally, its light-emitting face 31 being oriented vertically.
  • the optical axis 90 of the optical device is perpendicular to this face 31. It intercepts the source in the middle of the height of the face, preferably in the center of the face F.
  • the forming member 2 is made of transparent material such as polymethyl methacrylate (PMMA). It is for example obtained by extrusion or molding.
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • the shaping member extends parallel to the length of the source. For example, the section of the shaper remains constant over the entire length of the source. Alternatively, the section could evolve to create style effects.
  • the shaping member comprises an upper portion 41, a central portion 42 (half shown) and a lower portion (not shown).
  • the lower part is for example symmetrical to the upper part relative to the horizontal plane passing through the optical axis.
  • the upper part 41 constitutes a first assembly allowing radii emitted by the source to exit at an output face 25 of the first set in a direction substantially parallel to the optical axis 90.
  • the lower part 43 constitutes a second assembly allowing rays emitted by the source to exit at a second output face of the second set in a direction substantially parallel to the optical axis 90.
  • the central part 42 has the function of mechanically connecting the upper part and the lower part. It is also made of transparent material so that rays emitted by the source can pass through it. This crossing is performed without deviation (or significant deviation) light rays emitted by the source.
  • the device for shaping the beam at the output of the optical device light emission is obtained in three bands 101, 102 and 103, as shown in FIG. 12.
  • the photometric grid shown in FIG. 10. It is therefore possible to produce a braking signaling device with an organic light-emitting diode type light source having the dimensions mentioned above. above.
  • the first light rays 202, 203 emitted by the source form in the plane P a sufficiently large angle with the optical axis not to pass through the central portion 42 of the shaping member.
  • This plane P is preferably a vertical plane normal to the face 31 of the light source.
  • these first light rays are emitted towards the upper part (or the lower part), enter it at a surface 26 and are guided by it as described below.
  • a first reflection element 22 for example constituted by a face 22 of the shaping member, deflects reflection by rays. This reflection is for example carried out because of a total reflection at a diopter, the refractive index of the upper part being greater than that of the environment in which it is located.
  • the face 22 may be treated, for example metallized.
  • the first rays are again reflected by a second reflection element 24, for example constituted by a second surface 24.
  • This reflection is for example achieved because of a total reflection at a diopter, the refractive index of the upper part being greater than that of the environment in which it is located.
  • the surface 24 can be treated, for example metallized.
  • a surface 23 makes it possible to connect the surface 26 to the second reflection element 24.
  • the first reflection element 22 is preferably plane and the second reflection element is, for example, cylindrical with a parabolic section, the focus F 'of the parabola being at the level of the image of the center F of the face 31 by the first element of reflection 22.
  • the first spokes are again possibly deflected by the crossing of a diopter at the outlet surface 25 of the guide. Indeed, this face can form an angle ⁇ with the vertical plane.
  • the second light rays 201 emitted by the source form in the plane P a sufficiently small angle with the optical axis to pass through the central portion 42 of the shaping member.
  • these second light rays are emitted out of the shaping member at the level of the central part.
  • the second light rays pass through a first dioptre 28 when they enter the shaping member, then pass through a second dioptre 27 when they exit the shaping member. They therefore leave the shaping member at a face 21 formed by the second dioptre 27.
  • the three strips 101, 102 and 103 are in fact made by the light rays issuing from the faces 21, 25 and from another non-represented face of the lower part of the shaping member.
  • the shaping member makes it possible to "straighten" the light rays emitted from the face 31 by forming an important angle with the optical axis in the vertical plane P. that is, this angle is reduced at the output of the shaping member.
  • the direction of the light rays, emitted by the face 31 forming a large angle with the optical axis in the horizontal plane is not corrected.
  • the shaping member is for example made in an extruded part of a length greater than or equal to that of the source (220mm in the example), whose cross section is constructed as follows:
  • An angle a between a line D passing through the upper edge of the organic light emitting diode and the optical axis defines the vertical half-opening of the field in which the source is fully visible in the central band.
  • M is the intersection of the internal reflection of the limit radius of angle a (emitted along line D) and of the line parallel to the optical axis and passing through the upper end of face 22 (end determined by the radius angle limit ⁇ ).
  • the reflection on the parabolic section may be a total internal reflection for all the rays (this is the case in the example studied).
  • the face 24 can be metallized. The yield can then be very slightly decreased.
  • a second embodiment is described below with reference to FIGS. 15 to 18.
  • This second embodiment of the optical device Y differs from the first embodiment described above in that the surface 23 making it possible to connect the surface 26 to the second element reflection 24 (and not playing optical role) is modified so as to create the surfaces 231 and 232.
  • the goal is to implement a diffusing surface to create a light background between the strips 101, 102 and 103. For This requires that certain light rays emerge from the shaping member at the surfaces 22.
  • this diffusing surface 232 In order for this effect to be significant (or even simply visible), it is necessary to give this diffusing surface 232 a suitable shape enabling intercept the rays emitted with an angle greater than the angle y, but close to this angle (beyond 47 °, one does not collects more, in our example, only 1% of the luminous flux). Such rays are reflected on the diffusing surface 232 before exiting the shaping member at the surfaces 22. This allows, as shown in FIGS. 17 and 18, to obtain, between the strips 101 and 102 and or between the bands 101 and 103, zones 104 of light emission of low intensity.
  • a third embodiment is described hereinafter with reference to FIG. 19.
  • This third embodiment of optical device 1 "differs from the first embodiment described above in that, in the upper parts 41" and lower, the radii light are deflected by refraction and not by reflection.
  • the upper and lower portions comprise dioptres 251, 252, 253 and 254. These dioptres are for example cylinders whose sections are portions of oval Descartes.
  • the central portion 42 may be identical to that described in the first embodiment.
  • the first light rays 302, 303 emitted by the source form in the plane P a sufficiently large angle with the optical axis so as not to pass through the central portion 42 "of the shaping member. transmitted to the upper portion 41 "(or the lower part) and enter it at a surface 28.
  • the first rays are then deflected during the crossing of the diopters.
  • the radius 302 enters the upper part at the level of the face 28 without being deflected and leaves the upper part at the diopter 251 being deflected by it.
  • the spoke 303 enters the upper part at the level of the face 28 without being deflected and leaves the upper part at the diopter 252 being deflected by it.
  • the second light rays 301 emitted by the source form in the plane P a sufficiently small angle with the optical axis to cross the central portion 42 of the shaping member.
  • these second light rays are emitted out of the shaping member at the central part 42 ". This means that the second light rays pass through a first dioptre 28 when they enter the placing member. form, then pass through a second dioptre 27 when they exit the shaping member, and thus leave the shaping member at a face 21 formed by the second dioptre 27.
  • the second light rays are the rays emitted, in projection on the plane P, in the sector delimited by the line D, its symmetry with respect to the optical axis and the source and the rays whose extensions Intercept the line D or its symmetry only beyond the diopter 27.
  • the optical device comprises a housing 91 closed by a closure glass 92 inside which are the surface light source and the shaping member.
  • the shaping member is made by a transparent monobloc piece.
  • the first and second rays pass through the shaping member. It is considered that the second spokes passing through the central portion of the shaping member are not deflected by the shaping member. In the embodiments described, this is only true for light rays emitted from the longitudinal axis of face 31. Indeed, a light ray emitted from the upper edge of the face 31 parallel to the optical axis is slightly deflected during the crossing of the first dioptre 28, then again slightly deviated during the crossing of the second dioptre 27.
  • a radius is not deflected by the shaping member if its projection in the plane P is not deviated by it by more than 5 °.
  • a light beam is deflected only if its projection in the plane P is deflected by more than 5 °.
  • the optical device is a lighting and / or signaling device comprising a housing 91 closed by a closure glass 92.
  • the optical device also has an optical axis 90.
  • the emission area of the surface light source is preferably greater than 1 cm 2 , or even greater than 5 cm 2 , or even greater than 10 cm 2 .
  • the device has positioning elements and source retention relative to the shaping member.
  • the device described above has a constant section over its entire length. However, one can imagine that the geometry of its section evolves along the device. Moreover, one can imagine that the device is not straight as shown in the figures but that it has at least one curvature.
  • the light source may include a plurality of light-emitting surface elements, including a plurality of organic light-emitting diodes.
  • the organic light emitting diode may be of the conformable type. For example, it can be made by a film that can be deposited on a surface, especially on a left surface. Alternatively, it can be performed using a printing technique of the various layers, in particular by a printing technique on a left surface.
  • Such an organic electroluminescent diode device 60 is shown in FIG. 20.
  • the device comprises an organic light-emitting diode 62 and an electrical voltage generator 61.
  • the organic light-emitting diode comprises several layers: a cathode 63, an anode 65 and an organic layer 64.
  • a cathode 63 When the organic layer is subjected to an electrical voltage, it emits light radiation 66 propagating through the anode 65 which is transparent. relative to this radiation.
  • the organic layer may optionally comprise different layers 641 to 645 of different organic materials.
  • organic light-emitting diodes comprising additional layers are used.
  • the organic layer comprises a stratum 641 promoting the transport of electrons to the stratum 643 and a stratum 645 promoting the transport of the holes to the stratum 643.
  • the organic layer can also include a stratum 642 blocking the holes from the lower strata 643 to 645 and a stratum 644 blocking the electrons from the upper strata 641 to 643. All of these strata constitute a microcavity whose thickness is adjusted to create an optical resonance .
  • selective interferential reflectors are made which constitute resonant cavities.
  • an organic light-emitting diode of the type described in document FR 2 926 677 may be used.
  • the optical device according to the invention makes it possible, for example, to perform one of the following functions: vehicle position signaling, direction change signaling, reversing signaling, braking signaling, signaling in the event of fog.
  • the optical device When the optical device is off, that is to say when the surface source does not emit light, an observer sees, when looking from the front of the device, the light source as if it were on each of the faces 21 and 25 or 251 to 254.
  • the faces 21 and 25 or 251 to 254 thus have a metallic appearance.

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Abstract

Dispositif optique (1) d'un véhicule automobile, notamment un dispositif d'éclairage et/ou de signalisation d'un véhicule automobile, comprenant une source surfacique de lumière (3), caractérisé en ce que le dispositif comprend un organe de mise en forme (2) d'un faisceau lumineux déviant de premiers rayons lumineux (202, 203) du faisceau émis par une face de la source surfacique de lumière, cet organe ne déviant pas des deuxièmes rayons lumineux (201) du faisceau émis par cette même face de la source surfacique de lumière.

Description

Dispositif optique, notamment pour véhicule automobile
La présente invention concerne un dispositif optique, notamment pour véhicule automobile, tel qu'un dispositif d'éclairage et/ou de signalisation et/ou d'éclairage intérieur ayant notamment une fonction photométrique utile pour la circulation sur route du véhicule, permettant au véhicule d'être vu par d'autres véhicules ou au conducteur dudit véhicule de voir à l'extérieur.
Dans le domaine de la signalisation, tout comme dans celui de l'éclairage, de nombreuses contraintes réglementaires laissent peu de place pour modifier l'aspect des feux à l'état allumé, puisque la photométrie des faisceaux lumineux est imposée dans une très large mesure. Cependant, le style et l'esthétique sont des données très importantes pour ce type de produit, et les équipementiers automobiles cherchent à donner une "signature" à leurs produits, pour qu'ils soient aisément identifiables par l'utilisateur final.
Il est connu d'utiliser des sources de lumière surfacique pour réaliser des fonctions d'éclairage et/ou de signalisation et/ou d'éclairage intérieur pour des véhicules automobiles. Un nouveau type de source de lumière surfacique se développe actuellement ce sont les diodes électroluminescentes organiques. Il serait intéressant de les utiliser pour réaliser des fonctions d'éclairage et/ou de signalisation. Cependant, ces sources présentent des inconvénients. Les niveaux de directivité atteints aujourd'hui sont de la forme (cos θ)11, Θ représentant l'angle d'émission par rapport à la normale à la surface d'émission et (cos Θ)11 représentant le niveau d'intensité de la lumière émise dans la direction Θ relativement à l'intensité émise dans la direction de la normale à la surface. Un tel niveau de directivité est insuffisant pour réaliser efficacement certaines fonctions de signalisation, notamment une fonction de signalisation de freinage. En effet, pour réaliser une telle fonction de signalisation, il est nécessaire d'avoir une plus forte directivité dans le plan vertical, c'est-à-dire qu'il est nécessaire que la lumière émise par la diode soit moins diffusée verticalement.
Pour remédier à cet inconvénient, on connaît des diodes électroluminescentes organiques présentant sur leur surface émettrice une couche permettant de modifier leur directivité. On atteint ainsi une directivité de la forme (cos θ)15, Θ représentant l'angle d'émission par rapport à la normale à la surface d'émission et (cos Θ)15 représentant le niveau d'éclairement dans la direction Θ. Contrairement à ce qui a été vu précédemment, avec une telle solution on atteint une directivité trop élevée dans le plan horizontal pour réaliser une fonction de signalisation de type freinage.
On considère une diode électroluminescente organique rectangulaire présentant une surface émettrice de 5 mm par 220 mm disposés perpendiculairement à un axe optique et ayant une indicatrice globale d'émission en cos11 de l'angle d'observation par rapport à sa normale. On obtient alors la répartition à l'infini représentée à la figure 1 (pour un flux arbitraire de 50lm). Les coupes horizontales et verticales sont identiques et ont un profil variant comme cosinus11 . Une de ces coupes est représentée à la figure 2. Avec un tel système, on obtient la grille photométrique représentée à la figure 1 1 . Cette grille photométrique n'est pas conforme à la grille photométrique normalisée pour un dispositif de signalisation de type freinage. En effet, l'intensité lumineuse émise notamment au voisinage de l'axe optique est insuffisante alors que beaucoup de lumière est émise inutilement au dessus de 15° vers le haut et en dessous de 15° vers le bas.
Par ailleurs, les luminances produites par les diodes électroluminescentes organiques sont limitées. Il est donc nécessaire de prévoir des aires d'émission étendues pour réaliser une fonction d'éclairage et/ou de signalisation. Le but de l'invention est de fournir un dispositif optique remédiant aux inconvénients mentionnés précédemment et améliorant les dispositifs optiques connus de l'art antérieur. En particulier, l'invention propose un dispositif optique simple et peu coûteux permettant d'utiliser des diodes électroluminescentes organiques de dimensions limitées pour réaliser des fonctions d'éclairage et/ou de signalisation et/ou d'éclairage intérieur d'un véhicule automobile. Selon l'invention, un dispositif optique d'un véhicule automobile, notamment un dispositif d'éclairage et/ou de signalisation et/ou d'éclairage intérieur d'un véhicule automobile, comprend une source surfacique de lumière et un organe de mise en forme d'un faisceau lumineux déviant de premiers rayons lumineux du faisceau émis par une face de la source surfacique de lumière, cet organe ne déviant pas des deuxièmes rayons lumineux du faisceau émis par cette même face de la source surfacique de lumière.
L'aire d'émission de la source surfacique de lumière peut être supérieure à 1 cm2, voire supérieure à 5 cm2, voire supérieure à 10 cm2.
La source surfacique de lumière peut comprendre une diode électroluminescente organique.
Le dispositif optique peut comprendre un boîtier fermé par une glace de fermeture à l'intérieur duquel se trouvent la source surfacique de lumière et l'organe de mise en forme.
L'organe de mise en forme peut être réalisé par une pièce monobloc transparente.
L'organe de mise en forme peut comprendre un élément de déviation déviant principalement les rayons par réflexion. L'élément de déviation peut comprendre un premier élément de réflexion, notamment un premier élément de réflexion plan, et un deuxième élément de réflexion, notamment un deuxième élément de réflexion à section parabolique dont le foyer se trouve au niveau de l'image du centre de la face par le premier élément de réflexion ou sensiblement au niveau de l'image du centre de la face par le premier élément de réflexion.
L'organe de mise en forme peut comprendre un élément de déviation déviant principalement les rayons par réfraction.
L'élément de déviation peut comprendre une partie supérieure et une partie inférieure, les parties inférieure et supérieure étant liées par un élément de liaison mécanique.
Les premiers et deuxièmes rayons peuvent traverser l'organe de mise en forme.
Un autre objet de l'invention est un véhicule automobile comprenant un dispositif optique défini précédemment.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemples, différents modes de réalisation d'un dispositif d'éclairage et/ou de signalisation pour véhicule automobile selon l'invention.
La figure 1 est un diagramme représentant la répartition d'éclairement à l'infini d'une source de lumière de type diode organique surfacique, les différentes courbes sensiblement concentriques représentant des niveaux d'éclairement. La figure 2 est un diagramme représentant l'évolution de l'intensité de l'éclairement selon l'angle formé entre la normale à une surface émettrice d'une diode électroluminescente surfacique et la direction d'émission. La figure 3 est une vue de face d'un premier mode de réalisation d'un dispositif optique selon l'invention.
La figure 4 est une vue en perspective du premier mode de réalisation du dispositif optique selon l'invention.
La figure 5 est une vue en coupe selon un plan vertical du premier mode de réalisation du dispositif optique selon l'invention.
La figure 6 est un diagramme représentant la répartition d'éclairement à l'infini émis par un dispositif optique selon l'invention.
La figure 7 est un diagramme représentant l'évolution de l'intensité de l'éclairement selon l'angle formé entre la normale à l'axe optique du dispositif optique selon l'invention et la direction d'émission en sortie du dispositif optique selon l'invention pour des rayons émis dans un plan horizontal contenant l'axe optique de l'invention.
La figure 8 est un diagramme représentant la répartition d'éclairement à l'infini émis par une partie du faisceau de lumière issu d'un dispositif optique selon l'invention.
La figure 9 est un diagramme représentant l'évolution de l'intensité de l'éclairement selon l'angle formé entre l'axe optique du dispositif optique selon l'invention et la direction d'émission en sortie du dispositif optique selon l'invention pour des rayons émis dans un plan vertical contenant l'axe optique de l'invention. La figure 10 représente une grille photométrique normalisée de feu de signalisation de freinage et les valeurs d'intensité lumineuse obtenues dans cette grille pour un flux lumineux émis de 21 Im avec un dispositif optique selon l'invention.
La figure 1 1 représente une grille photométrique normalisée de feu de signalisation stop et les valeurs d'intensité lumineuse obtenues dans cette grille pour un flux lumineux émis de 21 Im en utilisant une diode électroluminescente organique sans optique de mise en forme de son faisceau émis.
La figure 12 représente l'aspect allumé d'un dispositif optique selon l'invention, vu depuis l'axe optique du dispositif.
La figure 13 représente l'aspect allumé d'un dispositif selon l'invention, vu sous un angle de 10° avec l'axe optique dans le plan horizontal.
La figure 14 représente l'aspect allumé d'un dispositif selon l'invention, vu sous un angle de 10° avec l'axe optique dans le plan vertical.
La figure 15 est une vue en perspective d'un deuxième mode de réalisation du dispositif optique selon l'invention. La figure 16 est une vue en coupe selon un plan vertical du deuxième mode de réalisation du dispositif optique selon l'invention.
Les figures 17 et 18 représentent l'aspect allumé d'un dispositif optique selon le deuxième mode de réalisation, vu depuis l'axe optique du dispositif. La figure 19 est une vue en coupe selon un plan vertical d'un troisième mode de réalisation du dispositif optique selon l'invention.
Un premier mode de réalisation est décrit ci-après en référence aux figures 2 à 5. Le dispositif optique 1 est un dispositif d'éclairage et/ou de signalisation d'un véhicule automobile, notamment un dispositif de signalisation de freinage. Le dispositif comprend une source surfacique de lumière 3, un organe de mise en forme 2 d'un faisceau lumineux déviant de premiers rayons lumineux 202, 203 du faisceau émis par une face 31 de la source surfacique de lumière, cet organe ne déviant pas des deuxièmes rayons lumineux 201 du faisceau émis par cette même face 31 de la source surfacique de lumière.
La source surfacique de lumière est rectangulaire et allongée. Par exemple, elle mesure environ 220 mm de longueur et environ 5 mm de hauteur. La source est destinée à être montée de sorte qu'elle s'étende horizontalement, sa face émettrice de lumière 31 étant orientée verticalement. L'axe optique 90 du dispositif optique est perpendiculaire à cette face 31 . Il intercepte la source au milieu de la hauteur de la face, de préférence au centre de la face F.
L'organe de mise en forme 2 est réalisé en matériau transparent comme du Polyméthacrylate de méthyle (PMMA). Il est par exemple obtenu par extrusion ou par moulage. L'organe de mise en forme s'étend parallèlement à la longueur de la source. Par exemple, la section de l'organe de mise en forme reste constante sur toute la longueur de la source. Alternativement, la section pourrait évoluer pour créer des effets de style.
L'organe de mise en forme comprend une partie supérieure 41 , une partie centrale 42 (à moitié représentée) et une partie inférieure (non représentée). La partie inférieure est par exemple symétrique à la partie supérieure relativement au plan horizontal passant par l'axe optique.
La partie supérieure 41 constitue un premier ensemble permettant que des rayons émis par la source sortent au niveau d'une face de sortie 25 du premier ensemble selon une direction sensiblement parallèle à l'axe optique 90.
La partie inférieure 43 constitue un deuxième ensemble permettant que des rayons émis par la source sortent au niveau d'une deuxième face de sortie du deuxième ensemble selon une direction sensiblement parallèle à l'axe optique 90.
La partie centrale 42 a pour fonction de relier mécaniquement la partie supérieure et la partie inférieure. Elle est également réalisée en matériau transparent de sorte que des rayons émis par la source puissent la traverser. Cette traversée est réalisée sans déviation (ou sans déviation significative) des rayons lumineux émis par la source. Ainsi, grâce au dispositif de mise en forme du faisceau, on obtient en sortie du dispositif optique une émission de lumière selon trois bandes 101 , 102 et 103, comme représenté à la figure 12. Par ailleurs, on obtient, avec un tel dispositif optique dont la source de lumière émet un flux lumineux de 21 Im, la grille photométrique représentée à la figure 10. Il est donc possible de réaliser un dispositif de signalisation de freinage avec une source de lumière de type diode électroluminescente organique présentant les dimensions mentionnées ci-dessus.
Les premiers rayons lumineux 202, 203 émis par la source forment dans le plan P un angle suffisamment important avec l'axe optique pour ne pas traverser la partie centrale 42 de l'organe de mise en forme. Ce plan P est de préférence un plan vertical normal à la face 31 de la source de lumière. Ainsi, ces premiers rayons lumineux sont émis vers la partie supérieure (ou la partie inférieure), entrent dans celle-ci au niveau d'une surface 26 et sont guidés par celle-ci comme décrit ci-après. Une fois dans la partie supérieure, un premier élément de réflexion 22, par exemple constitué par une face 22 de l'organe de mise en forme, dévie par réflexion des rayons. Cette réflexion est par exemple réalisée du fait d'une réflexion totale au niveau d'un dioptre, l'indice de réfraction de la partie supérieure étant supérieur à celui de l'environnement dans lequel elle se trouve. Alternativement, la face 22 peut être traitée, par exemple métallisée. Une fois réfléchis, les premiers rayons sont de nouveau réfléchis par un deuxième élément de réflexion 24, par exemple constitué par une deuxième surface 24. Cette réflexion est par exemple réalisée du fait d'une réflexion totale au niveau d'un dioptre, l'indice de réfraction de la partie supérieure étant supérieur à celui de l'environnement dans lequel elle se trouve. Alternativement, la surface 24 peut être traitée, par exemple métallisée. Une surface 23 permet de raccorder la surface 26 au deuxième élément de réflexion 24.
Le premier élément de réflexion 22 est de préférence plan et le deuxième élément de réflexion est par exemple cylindrique à section parabolique, le foyer F' de la parabole se trouvant au niveau de l'image du centre F de la face 31 par le premier élément de réflexion 22.
Une fois réfléchis, les premiers rayons sont de nouveau éventuellement déviés par la traversée d'un dioptre au niveau de la surface de sortie 25 du guide. En effet, cette face peut former un angle δ avec le plan vertical.
Les deuxièmes rayons lumineux 201 émis par la source forment dans le plan P un angle suffisamment faible avec l'axe optique pour traverser la partie centrale 42 de l'organe de mise en forme. Ainsi, ces deuxièmes rayons lumineux sont émis hors de l'organe de mise en forme au niveau de la partie centrale. Pour ce faire, les deuxièmes rayons lumineux traversent un premier dioptre 28 lors de leur entrée dans l'organe de mise en forme, puis traversent un deuxième dioptre 27 lors de leur sortie de l'organe de mise en forme. Ils sortent donc de l'organe de mise en forme au niveau d'une face 21 formée par le deuxième dioptre 27.
Les trois bandes 101 , 102 et 103 sont en fait réalisées par les rayons lumineux sortant des faces 21 , 25 et d'une autre face non représentée de la partie inférieure de l'organe de mise en forme. Compte tenu de la géométrie de l'organe de mise en forme, on remarque que lorsqu'on s'écarte de 10° de l'axe optique dans un plan horizontal, toutes les bandes restent visibles. Par contre, lorsqu'on s'écarte de 10° de l'axe optique dans un plan vertical, les bandes disparaissent. En effet, comme illustré aux figures 6 à 9, l'organe de mise en forme permet de « redresser » les rayons lumineux émis depuis la face 31 en formant un angle important avec l'axe optique dans le plan vertical P, c'est-à-dire que cet angle est réduit en sortie de l'organe de mise en forme. Par contre, la direction des rayons lumineux, émis par la face 31 en formant un angle important avec l'axe optique dans le plan horizontal , n'est pas corrigée.
Pour le faisceau global issu du dispositif optique, on obtient la répartition à l'infini représentée à la figure 6. Une coupe horizontale de cette répartition est représentée à la figure 7. Pour la bande supérieure 102 issue du dispositif optique, on obtient la répartition à l'infini représentée à la figure 8. Une coupe verticale de cette répartition est représentée à la figure 9.
Dans le premier mode de réalisation du dispositif optique, l'organe de mise en forme est par exemple réalisé en une pièce extrudée d'une longueur supérieure ou égale à celle de la source (220mm dans l'exemple), dont la section droite est construite comme suit : La section droite de la partie centrale est une portion d'anneau avec un rayon interne r1 tel que 2*r1 est supérieur et, de préférence, voisin (pour minimiser l'encombrement du système) de la hauteur de la source (par exemple pour une hauteur de source 5 mm, on peut prendre r1 = 3.5 mm) et avec un rayon externe r2 aussi petit que possible tout en restant compatible avec la fabrication de l'organe de mise en forme et/ou avec sa fonction de liaison mécanique de la partie supérieure à la partie inférieure (par exemple r2-r1 = 2.5 mm).
Un angle a entre une droite D passant par le bord supérieur de la diode électroluminescente organique et l'axe optique définit la demi-ouverture verticale du champ dans lequel la source est entièrement visible dans la bande centrale. Les rayons vus dans ce champ ne sont pas déviés par l'organe de mise en forme. Par exemple a=5°.
Un angle β entre la droite D et la normale au premier élément de réflexion 22 est supérieur ou égal (et de préférence égal, pour minimiser l'encombrement de l'organe de mise en forme) à l'angle de réflexion totale dans la matière de l'organe de mise en forme (pour du PMMA on a =asin(1/1 .49) soit β=42.2°). Dans ces conditions, tous les rayons issus de la source atteignant le premier moyen de réflexion 22 subissent une réflexion totale.
Un angle γ au-delà duquel, compte tenu de la directivité de la source, on considère qu'on peut négliger la lumière émise, c'est-à-dire tel que
est négligeable devant 1 .
Dans l'exemple, avec k=1 1 et γ=37°, le rapport ci-dessus vaut 0.067. F' est le symétrique de F par rapport au plan de la face 22.
M est l'intersection de la réflexion interne du rayon limite d'angle a (émis suivant la droite D) et de la droite parallèle à l'axe optique et passant par l'extrémité supérieure de la face 22 (extrémité déterminée par le rayon limite d'angle γ).
Enfin, l'image de la source par réflexion sur le plan 22 étant inclinée par rapport à l'axe optique du système, le maximum d'intensité du faisceau créé par la section parabolique supérieure n'est pas nécessairement situé sur l'axe horizontal : un angle de prisme δ permet de décaler angulairement le faisceau issu de la bande supérieure (par exemple δ=6°).
Suivant la valeur des paramètres choisis, la réflexion sur la section parabolique peut être une réflexion totale interne pour tous les rayons (c'est le cas dans l'exemple étudié). Dans les cas où ce ne le serait pas, la face 24 peut être métallisée. Le rendement peut alors être très légèrement diminué.
Un deuxième mode de réalisation est décrit ci-après en référence aux figures 15 à 18. Ce deuxième mode de réalisation de dispositif optique Y diffère du premier mode de réalisation décrit précédemment en ce que la surface 23 permettant de raccorder la surface 26 au deuxième élément de réflexion 24 (et ne jouant pas de rôle optique) est modifiée de sorte à créer les surfaces 231 et 232. Le but est de mettre en œuvre une surface diffusante afin de créer un fond lumineux entre les bandes 101 , 102 et 103. Pour ce faire, il faut que certains rayons lumineux sortent de l'organe de mise en forme au niveau des surfaces 22. Pour que cet effet soit significatif (voire simplement visible), il convient de donner à cette surface diffusante 232 une forme adaptée permettant d'intercepter les rayons émis avec un angle supérieur à l'angle y, mais proche de cet angle (au-delà de 47°, on ne recueille plus, dans notre exemple, que 1 % du flux lumineux). De tels rayons, sont réfléchis sur la surface diffusante 232 avant de sortir de l'organe de mise en forme au niveau des surfaces 22. Ceci permet, comme représenté aux figures 17 et 18, d'obtenir, entre les bandes 101 et 102 et/ou entre les bandes 101 et 103, des zones 104 d'émissions lumineuses de faible intensité.
Un troisième mode de réalisation est décrit ci-après en référence à la figure 19. Ce troisième mode de réalisation de dispositif optique 1 " diffère du premier mode de réalisation décrit précédemment en ce que, dans les parties supérieure 41 " et inférieure, les rayons lumineux sont déviés par réfraction et non par réflexion. Pour ce faire, les parties supérieure et inférieure comprennent des dioptres 251 , 252, 253 et 254. Ces dioptres sont par exemple des cylindres dont les sections sont des portions d'ovales de Descartes. La partie centrale 42" peut être identique à celle décrite dans le premier mode de réalisation.
Les premiers rayons lumineux 302, 303 émis par la source forment dans le plan P un angle suffisamment important avec l'axe optique pour ne pas traverser la partie centrale 42" de l'organe de mise en forme. Ainsi, ces premiers rayons lumineux sont émis vers la partie supérieure 41 " (ou la partie inférieure) et entrent dans celle-ci au niveau d'une surface 28. Les premiers rayons sont ensuite déviés lors de la traversée des dioptres. Par exemple, le rayon 302 entre dans la partie supérieure au niveau de la face 28 sans être dévié et sort de la partie supérieure au niveau du dioptre 251 en étant dévié par celui-ci. De manière similaire, le rayon 303 entre dans la partie supérieure au niveau de la face 28 sans être dévié et sort de la partie supérieure au niveau du dioptre 252 en étant dévié par celui-ci. Les deuxièmes rayons lumineux 301 émis par la source forment dans le plan P un angle suffisamment faible avec l'axe optique pour traverser la partie centrale 42 de l'organe de mise en forme. Ainsi, ces deuxièmes rayons lumineux sont émis hors de l'organe de mise en forme au niveau de la partie centrale 42". Pour ce faire, les deuxièmes rayons lumineux traversent un premier dioptre 28 lors de leur entrée dans l'organe de mise en forme, puis traversent un deuxième dioptre 27 lors de leur sortie de l'organe de mise en forme. Ils sortent donc de l'organe de mise en forme au niveau d'une face 21 formée par le deuxième dioptre 27.
Bien entendu, avec ce troisième mode de réalisation, on n'observe pas trois bandes de lumière, mais 9 dans l'exemple représenté en supposant que la partie inférieure est symétrique à la partie supérieure.
Ces différents modes de réalisation peuvent, sauf incompatibilité technique, être combinés.
Dans les différents modes de réalisation, les seconds rayons lumineux sont les rayons émis, en projection sur le plan P, dans le secteur délimité par la droite D, sa symétrie par rapport à l'axe optique et la source et les rayons dont les prolongements n'interceptent la droite D ou sa symétrie qu'au-delà du dioptre 27. Les projections des premiers rayons lumineux sur le plan P, dans le secteur, interceptent la droite D ou sa symétrie par rapport à l'axe optique interceptent la droite D ou sa symétrie avant le dioptre 27.
Dans les différents modes de réalisation, le dispositif optique comprend un boîtier 91 fermé par une glace de fermeture 92 à l'intérieur duquel se trouvent la source surfacique de lumière et l'organe de mise en forme.
L'organe de mise en forme est réalisé par une pièce monobloc transparente.
Les premiers et deuxièmes rayons traversent l'organe de mise en forme. On considère que les deuxièmes rayons traversant la partie centrale de l'organe de mise en forme ne sont pas déviés par l'organe de mise en forme. Dans les modes de réalisation décrits, ceci n'est vrai que pour les rayons lumineux émis depuis l'axe longitudinal de la face 31 . En effet, un rayon lumineux émis depuis le bord supérieur de la face 31 parallèlement à l'axe optique est légèrement dévié lors de la traversée du premier dioptre 28, puis de nouveau légèrement dévié lors de la traversée du deuxième dioptre 27.
De préférence, dans ce document, on considère qu'un rayon n'est pas dévié par l'organe de mise en forme si sa projection dans le plan P n'est pas déviée par celui-ci de plus de 5°. En corollaire, on considère qu'un rayon lumineux n'est dévié que si sa projection dans le plan P est déviée de plus de 5°.
Dans les différents modes de réalisation, le dispositif optique est un dispositif d'éclairage et/ou de signalisation comprenant un boîtier 91 fermé par une glace de fermeture 92. Le dispositif optique présente par ailleurs un axe optique 90.
Dans les différents modes de réalisation, l'aire d'émission de la source surfacique de lumière est de préférence supérieure à 1 cm2, voire supérieure à 5 cm2, voire supérieure à 10 cm2.
Dans les différents modes de réalisation, le dispositif présente des éléments de positionnement et de maintien de la source relativement à l'organe de mise en forme. Le dispositif décrit plus haut a une section constante sur toute sa longueur. Cependant, on peut imaginer que la géométrie de sa section évolue le long du dispositif. Par ailleurs, on peut imaginer que le dispositif ne soit pas rectiligne comme représenté sur les figures mais qu'il présente au moins une courbure.
La source de lumière peut comprendre plusieurs éléments surfaciques émettant de la lumière, notamment plusieurs diodes électroluminescentes organiques. La diode électroluminescente organique peut être du type conformable. Par exemple, elle peut être réalisée par un film qu'il est possible de déposer sur une surface, notamment sur une surface gauche. Alternativement, elle peut être réalisée grâce à une technique d'impression des différentes couches, notamment par une technique d'impression sur une surface gauche.
Un tel dispositif 60 de diode électroluminescente organique est représenté à la figure 20. Le dispositif comprend une diode électroluminescente organique 62 et un générateur de tension électrique 61 . La diode électroluminescente organique comprend plusieurs couches : une cathode 63, une anode 65 et une couche organique 64. Lorsque la couche organique est soumise à une tension électrique, elle émet un rayonnement lumineux 66 se propageant au travers de l'anode 65 qui est transparente relativement à ce rayonnement. La couche organique peut éventuellement comprendre différentes strates 641 à 645 en matériaux organiques différents. De préférence, on utilise des diodes électroluminescentes organiques comprenant des strates supplémentaires. En plus de la strate 643 émettrice de lumière, la couche organique comprend une strate 641 favorisant le transport des électrons jusqu'à la strate émettrice 643 et une strate 645 favorisant le transport des trous jusqu'à la strate émettrice 643. La couche organique peut aussi comprendre une strate 642 bloquant les trous provenant des strates inférieures 643 à 645 et une strate 644 bloquant les électrons provenant des strates supérieures 641 à 643. L'ensemble de ces strates constitue une microcavité dont l'épaisseur est ajustée pour créer une résonance optique. Ainsi, on réalise des réflecteurs interférentiels sélectifs qui constituent des cavités résonnantes. Par exemple, on peut utiliser une diode électroluminescente organique du type décrit dans le document FR 2 926 677. Le dispositif optique selon l'invention permet par exemple d'assurer l'une des fonctions suivantes : signalisation de position du véhicule, signalisation de changement de direction, signalisation de recul, signalisation de freinage, signalisation en cas de brouillard.
Lorsque le dispositif optique est désactivé, c'est-à-dire lorsque la source surfacique n'émet pas de lumière, un observateur voit, lorsqu'il regarde de face le dispositif, la source de lumière comme si celle-ci se trouvait sur chacune des faces 21 et 25 ou 251 à 254. Dans le cas d'une diode électroluminescente organique, les faces 21 et 25 ou 251 à 254 présentent donc un aspect métallique.

Claims

Revendications
1 . Dispositif optique (1 ; 1 ' ; 1 ") d'un véhicule automobile, notamment un dispositif d'éclairage et/ou de signalisation et/ou d'éclairage intérieur d'un véhicule automobile, comprenant une source surfacique de lumière (3), caractérisé en ce que le dispositif comprend un organe de mise en forme (2 ; 2' ; 2") d'un faisceau lumineux déviant de premiers rayons lumineux (202, 203 ; 302, 303) du faisceau émis par une face de la source surfacique de lumière, cet organe ne déviant pas des deuxièmes rayons lumineux (201 ; 301 ) du faisceau émis par cette même face de la source surfacique de lumière.
2. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'aire d'émission de la source surfacique de lumière est supérieure à 1 cm2, voire supérieure à 5 cm2, voire supérieure à 10 cm2.
3. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la source surfacique de lumière comprend une diode électroluminescente organique (3).
4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif optique comprend un boîtier (91 ) fermé par une glace de fermeture (92) à l'intérieur duquel se trouvent la source surfacique de lumière et l'organe de mise en forme.
5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'organe de mise en forme est réalisé par une pièce monobloc transparente.
6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'organe de mise en forme comprend un élément de déviation (22, 24) déviant principalement les rayons par réflexion. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'élément de déviation (22, 24) comprend un premier élément de réflexion, notamment un premier élément de réflexion plan, et un deuxième élément de réflexion, notamment un deuxième élément de réflexion à section parabolique dont le foyer se trouve au niveau de l'image du centre de la face par le premier élément de réflexion ou sensiblement au niveau de l'image du centre de la face par le premier élément de réflexion.
Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'organe de mise en forme comprend un élément de déviation (251 , 252, 253, 254) déviant principalement les rayons par réfraction.
Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément de déviation (22, 24 ; 251 , 252, 253, 254) comprend une partie supérieure et une partie inférieure, les parties inférieure et supérieure étant liées par un élément de liaison mécanique (21 ). 10. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les premiers et deuxièmes rayons traversent l'organe de mise en forme.
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