EP3502550A1 - Faisceau lumineux segmente realisant des fonctions d'eclairage - Google Patents

Faisceau lumineux segmente realisant des fonctions d'eclairage Download PDF

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Publication number
EP3502550A1
EP3502550A1 EP18214965.8A EP18214965A EP3502550A1 EP 3502550 A1 EP3502550 A1 EP 3502550A1 EP 18214965 A EP18214965 A EP 18214965A EP 3502550 A1 EP3502550 A1 EP 3502550A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
light
segments
zone
row
segmented
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Withdrawn
Application number
EP18214965.8A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Marine Courcier
Vanesa Sanchez
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
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
Publication of EP3502550A1 publication Critical patent/EP3502550A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/10—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source
    • F21S41/14—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source characterised by the type of light source
    • F21S41/141—Light emitting diodes [LED]
    • F21S41/143—Light emitting diodes [LED] the main emission direction of the LED being parallel to the optical axis of the illuminating device
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/10—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source
    • F21S41/14—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source characterised by the type of light source
    • F21S41/141—Light emitting diodes [LED]
    • F21S41/151—Light emitting diodes [LED] arranged in one or more lines
    • F21S41/153—Light emitting diodes [LED] arranged in one or more lines arranged in a matrix
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/60—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by a variable light distribution
    • F21S41/65—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by a variable light distribution by acting on light sources
    • F21S41/663—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by a variable light distribution by acting on light sources by switching light sources

Definitions

  • the invention relates to the field of the projection of a segmented light beam by a light device of a motor vehicle.
  • the projection of a light beam by a light device of a motor vehicle conventionally allows to illuminate the road with a global lighting and thus to increase the visibility in case of darkness, for example at night. This allows secure driving of the vehicle.
  • the light device can also perform localized lighting functions, for example project a pattern on the scene.
  • localized lighting functions for example project a pattern on the scene.
  • ADB adaptive lighting
  • glare free lighting consisting for example of darkening an area corresponding to a vehicle coming from the front so as not to dazzle this other user.
  • DBL turn-light function
  • DBL modifies the illuminated area of the scene when the vehicle has a direction that is not rectilinear, for example in a bend or in a bend. a road intersection.
  • the lighting devices of a motor vehicle must of course provide conventional lighting functions, and in particular a beaming function also noted HB (acronym for "high beam"), a low beam function rated LB (acronym for "low beam”).
  • HB acronym for "high beam”
  • LB acronym for "low beam”
  • these HB and LB functions are used in combination with the driver assistance functions.
  • these HB and LB functions are regulated, for example by the ECE regulation.
  • the regulations require that the light beam of the function LB comprise a cut line comprising an oblique zone; the upper part of the oblique zone is called “shoulder” and the lower part of the oblique zone is called “kink". Above the cut line, little or no light can be emitted. Below the cutoff line, light is emitted.
  • Light devices are also known in which the light segments contributing to the cut line of the segmented beam have a geometric shape adapted to create the "kink” and the "shoulder”; for example, the segments have a parallelogram shape. This solution is however not satisfactory because it requires the manufacture of light segments having a particular geometry.
  • Light devices are also known in which the projection optical system at the output of which the light beam is projected, creates the cutoff line.
  • the manufacture of such an optical system is complex, and makes it difficult or difficult to combine the light beam thus created with driving assistance functions.
  • the invention also relates to a motor vehicle light projector comprising a light device according to one of the preceding features.
  • the motor vehicle can be any type of land vehicle, for example an automobile (car), a motorcycle, or a truck.
  • the vehicle may be equipped with one or more front headlamp (s) and / or one or more rear headlamp (s).
  • One or more of the front and / or rear headlamps may each comprise one or more luminous device (s) each configured to project a segmented light beam. The projection of a segmented light beam finds a particular interest when it is achieved by a front projector light device.
  • the projection is done on a scene, or "road scene", which is the environment of the vehicle likely to be illuminated by the light device.
  • the light device can perform a global lighting function on at least a part of the scene.
  • the part of the scene thus illuminated by the global lighting may correspond to a driving field of vision, made visible or more visible to the driver to facilitate his driving.
  • the global lighting can thus be for example a high beam function or a low beam function.
  • the global lighting may be regulatory, that is to say it may meet a national or Community regulation setting a photometric grid to be respected.
  • the regulation may for example be regulation ECE R98, R112, R113 or R123.
  • the regulation requires that the lighting comprises a cutoff line when the light device makes a dipped-beam type of lighting.
  • the cut-off line in the ECE R112 regulation comprises two substantially horizontal axes connected by an oblique zone; the upper part of the oblique zone is generally called “shoulder” and the lower part of the oblique zone is called “kink”. Above the cutoff line, little or no light is emitted, and light is emitted below the cutoff line.
  • the Figure 13 shows an example of a cutoff line 130 of a light distribution 52: it is composed of two half-lines connected to one another by an oblique segment 132.
  • the "kink" 136 is formed by the lowest half-line and the segment oblique
  • the "shoulder” 134 is formed by the highest half-line and the oblique segment.
  • a segmented light beam is in known manner a light beam subdivided into elementary light sub-beams each corresponding to a light segment, also called "pixels".
  • the subdivision can be arbitrary, for example forming a grid having an azimuth dimension and a dimension in depth (or distance) with respect to the position of the vehicle.
  • Each segment is controllable individually by the light device to a extent that projects at least one pattern onto the scene.
  • Each segment of the segmented light beam projects onto a corresponding area of the scene.
  • the light device can individually control the light intensity of the light source of each segment of the segmented light beam to individually control the illumination of each segment of the scene.
  • the light device can divide the scene into more than 10 segments, more than 50 segments, or, for a projection implementing advanced lighting functions, more than 500 segments up to 800 segments.
  • a light distribution may have the function of avoiding the glare of another user or the driver by darkening an area of the scene corresponding to the other user and / or a reflective panel. Thanks to this, the light device can for example operate continuously in high beam, the light device ensuring the darkening of the segments concerned as soon as another vehicle and / or a reflective panel comes from the front. This ensures high driving comfort and visibility and therefore increases safety.
  • Another distribution may be applied in a cornering driving situation, with displacement of the maximum intensity of the projected beam and in particular of a beam of passing light in the driving direction.
  • a segmented light beam may be projected by a light device having a segmented light source.
  • the light source is adapted to cooperate with an optical system (integrated in the device or not) arranged to project on the road a segmented light beam emitted by the segmented light source.
  • a segmented light source is a light source divided into several units of light sources or light emitters that can be individually controllable. Each segment of light emitted by the segmented light source, and therefore each light source unit, may correspond to a segment of the projected segmented light beam.
  • the luminous intensity of each light emitter of the light source segmented and therefore the illumination of each segment of the scene can be controlled individually.
  • the segmented light source may comprise a matrix of light source units.
  • the matrix may include a multitude of light emitters in a plane.
  • the optical system may have a focusing zone coincides with the plane of the matrix of light emitters, that is to say say confused with the segmented light source.
  • the segmented light source may be an electroluminescent source.
  • An electroluminescent source is a light source that includes at least one electroluminescent element.
  • electroluminescent elements include the light emitting diode (LED), the organic light-emitting diode (OLED) or the polymeric light-emitting diode (PLED). (acronym for "Polymer Light-Emitting Diode”).
  • the segmented light source may be a semiconductor light source.
  • Each electroluminescent element or group of electroluminescent elements may form an illumination segment and may emit light when its or their material is supplied with electricity.
  • the electroluminescent elements may each be semiconductor, that is to say that they each comprise at least one semiconductor material.
  • the electroluminescent elements may be predominantly of semiconductor material.
  • the electroluminescent elements may be located on the same substrate, for example deposited on the substrate or obtained by growth and extend from the substrate.
  • the substrate may be predominantly of semiconductor material.
  • the substrate may comprise one or more other materials, for example non-semiconductors.
  • the segmented light source can be electroluminescent with a monolithic semiconductor.
  • the source may for example be a monolithic matrix, that is to say a source in which the electroluminescent elements are epitaxied on the same substrate.
  • the light source can be for example a monolithic matrix of LEDs (translation of the English term "monolithic array of LEDs").
  • a monolithic matrix implemented in the invention comprises at least 50 electroluminescent elements located on the same substrate (for example on the same face of the substrate), for example more than 100 and at most 800, preferably at most 500.
  • the substrate may comprise sapphire and / or silicon.
  • the electroluminescent elements of the monolithic matrix can be separated from each other by lines (called “lanes” in English) or streets (called “streets” in English).
  • the monolithic matrix can therefore form a grid of light sectors.
  • a monolithic source can be a source having a high density of light sectors.
  • the density of light sectors may be greater than or equal to 400 light sectors per square centimeter (cm 2 ).
  • the distance between the center of a first light sector and the center of a second light sector adjacent to the first light sector may be equal to or less than 500 micrometers ( ⁇ m). This distance is also called "pixel pitch" in English.
  • each of the electroluminescent elements of the matrix may be electrically independent of the others and emits light or not regardless of the other elements of the matrix.
  • Each electroluminescent element can thus form a light segment of the segmented light beam.
  • Such a light source makes it possible to reach a significant resolution (more than 100 segments with 800 segments) relatively simply.
  • the segmented light source may be coupled to a control unit for the light emission of the segmented light source.
  • the control unit can thus control (control) the generation (for example the emission) and / or the projection of a light beam segmented by the light device.
  • the control unit can be integrated into the luminous device.
  • the control unit can be mounted on the light source, the assembly thus forming a light module.
  • the control unit may comprise a processor (or CPU), which is coupled with a memory on which is stored a computer program which includes data processing devices. instructions for the processor to perform steps generating signals for controlling the light source to execute the method.
  • the control unit can thus for example individually control the light emission of each light sector or electroluminescent emitter of a segmented light source.
  • the control unit can form an electronic device capable of controlling electroluminescent elements.
  • the control unit can be an integrated circuit.
  • An integrated circuit also called electronic chip, is an electronic component reproducing one or more electronic functions and can integrate several types of basic electronic components, for example in a reduced volume (ie on a small plate). This makes the circuit easy to implement.
  • the integrated circuit may be for example an ASIC or an ASSP.
  • An ASIC (acronym for "Application-Specific Integrated Circuit") is an integrated circuit developed for at least one specific application (that is to say for a client).
  • An ASIC is therefore a specialized integrated circuit (microelectronics). In general, it brings together a large number of unique or tailor-made features.
  • An ASSP (acronym of the English Application Specific Standard Product) is an integrated electronic circuit (microelectronics) grouping a large number of features to satisfy a generally standardized application.
  • An ASIC is designed for a more specific (specific) need than an ASSP.
  • the electricity supply of the electroluminescent source, and therefore of the electroluminescent elements, is achieved via the electronic device, itself supplied with electricity using, for example, at least one connector connecting it to a source of electricity.
  • the electronic device then supplies the electroluminescent elements with electricity.
  • the electronic device is thus able to control the electroluminescent elements.
  • FIG. 14 shows a schematic example of a light device used to produce a segmented light beam according to the invention.
  • the light device comprises a segmented light source 22, for example that illustrated in FIG. Figure 1 .
  • the light source 22 is in the form of a matrix of light sources. This matrix comprises a multitude of light sectors 23 located in a plane ⁇ which extends in two directions. The light sectors 23 may have different sizes or the same size.
  • the light sectors 23 may be aligned horizontally along the axis X'X and / or vertically along the axis Y'Y.
  • the axis X'X is horizontal with respect to the light device, which is itself (substantially) horizontal with respect to the vehicle on which the light device is installed.
  • the horizontal term designates an orientation parallel to a straight plane defined by the position of the vehicle on the terrestrial surface on which it rests.
  • the light device comprises a projection optical system 14 with an optical axis x.
  • the projection optical system may be a projection lens or a reflector, and is disposed downstream of the light source in the projection direction of the light beam; the projection system is adapted to project a segmented light beam from the images of the segmented light source.
  • the segmented light source that includes the light sectors cooperates with the projection optical system to form a segmented light beam.
  • this cooperation may be that the projection optical system focuses on the plane that contains the light source, or on images (real or virtual) of the light source.
  • the light device may also include a primary optical system which is arranged between the segmented light source 22 and the projection optical system 14.
  • the primary optical system which is provided with a plurality of convergent optics.
  • Each convergent optics of the optical system primary forms an image of a luminous segment of the segmented source.
  • One or more convergent optics is associated with each electroluminescent element.
  • the association may be exclusive, that is to say that the optics are responsible for converging the light of a single electroluminescent element.
  • an optic is associated with an electroluminescent element.
  • Convergent optics form an image of the electroluminescent element with which it is associated.
  • the image formed is preferably a virtual image. Creating a real image can also be considered.
  • the convergent optics of the primary optical system may be convergent microlenses of millimeter or submillimeter dimensions.
  • the primary optical system has the function of transmitting light rays from the light sectors of the segmented light source so that, combined with projection means, here under an optical projection system, the beam projected outside the device, by example on the road, be homogeneous.
  • the input dioptres of the convergent optics have a convex surface, that is to say that they are bulged outwards towards the light sectors 23.
  • the surface could, however, be flat, planar convex or concave-convex.
  • the primary optical system may further include a single output diopter for all input diopters.
  • the output dioptre provides an optical correction of the beam transmitted to the projection lens.
  • the correction serves in particular to improve the optical efficiency of the device and to correct the optical aberrations of the projection optical system.
  • the primary optical system may include an output diopter for each input diopter.
  • the primary optical system then forms a set of bi-convex lenses, each microlens being disposed in front of the segmented light source.
  • the primary optical system 4 may be a matrix of microlenses.
  • the microlens does not correct the transmitted global beam, as a primary optical system that would be provided with a single output diopter. However, the correction of the overall beam can be performed by the projection system.
  • the microlenses have the advantage of bringing a better homogeneity of the virtual images and less distortion of the images.
  • the microlenses have a collection angle of the emitted light that must be maximum so that they recover all the light even emitted with a large emission angle. The collection angle may preferably be between 30 ° and 70
  • the projection optical system is preferably insensitive to defects in the production of a primary optical system that can be interposed between the light source and the projection system. If the optical projection system is focused on the surface of the diopters, it is this surface that is imaged and therefore all its defects that are made visible, which can generate defects of homogeneity or chromaticism in the light beam projected. In addition, still in the case where the optical projection system is focused on the surface of the diopters, the projection optical system retains the segmentation of the light source, that is to say that the geometry of each light sector is retained. . In other words, if the light sectors have a square shape, then the optical projection system projects light squares.
  • the projection optical system may be able to blur the segmented light beam that it emits.
  • Flouter means that the optical projection system introduces into the light beam a lack of sharpness of the contours or edges of the images of the light segments of the source that are projected. This degree of blur is determined by a value of a contrast gradient in the beam on either side of a cutoff edge as a function of the positioning in degrees with respect to this cutoff C.
  • I (C) is the luminous intensity in the beam measured on a screen placed at 25 m from a given point C near a cut
  • I (c + 0.1 °) is the intensity light in the beam on the other side of this cut, at a distance increased by 0.1 degree on an axis perpendicular to said cut.
  • a first group of light sectors G1 of the matrix is intended to project a global illumination and a second group of light sectors G2 is intended to form a pattern, a cutoff line when the device of the Figure 14 must illuminate in low beam mode.
  • Each light emitter 23 can be individually controlled, therefore the light intensity and the illumination can be controlled in all or nothing or in a linear fashion.
  • the light source 22 is associated with an optical system 14 for projecting light onto the stage.
  • the optical system 14 has a focusing zone that coincides with the plane ⁇ of the light emitter matrix.
  • the Figure 1 shows a schematic example of a light module comprising a segmented light source 22 having a plurality of light emitters 23.
  • the light device according to the invention may comprise such a light module.
  • the light module 20 of the example of the Figure 1 comprises a monolithic electroluminescent source 22, a printed circuit board (PCB) 25 which supports the source 22 and a control unit 27 which controls the electroluminescent elements 23 of the monolithic light source 22. Any other support that a PCB can be considered.
  • the control unit 27 can be at any other place, even outside the light module 20.
  • the control unit 27 is represented in the form of an ASIC, but other types of control unit can implement the functions of the light module.
  • the light device comprises a segmented light source which comprises at least six emitters or light sectors which are distributed over at least two rows and at most three rows.
  • each row will preferably have at least 3 transmitters per row; if the segmented light source comprises three rows, each row will preferably have at least 2 transmitters in rows.
  • the Figures 2 to 4 show examples of segmented light distributions 52 according to the invention, seen in projection on a screen, which comprise two zones.
  • the first zone represented in gray, comprises at least two and at most three rows of light segments 53.
  • a second zone which comprises at least one light segment, is contiguous to the first zone.
  • Joining means that the zones are located against each other, at least in part.
  • the rows of the first zone are parallel to the horizontal axis (XX '). All the rows of the first zone are therefore parallel to each other.
  • the light segments of the light distribution form a regular matrix in which the light segments are quadrilaterals at right angles, here squares. It is understood that the light segments could have another geometry, for example they can be rectangular.
  • the first zone is between -1 degree (also denoted -1 ° D for "Down") and 1 degree (also noted + 1 ° U for "Up”) relative to the horizontal axis (XX ').
  • -1 degree also denoted -1 ° D for "Down
  • 1 degree also noted + 1 ° U for "Up
  • the sides of the light segments have an ordinate on the axis (YY '), the axis (YY') being perpendicular to the axis (XX '), which is between -1 ° ( degree) and + 1 ° (degree), limits included.
  • the axes XX 'and YY' are graduated in degree.
  • the height, denoted h, of the rows of segments is between 0.2 ° and 1 °.
  • the segments are square and have sides of 0.5 ° length. They are arranged in a regular pattern called a grid of light segments, or a two-dimensional array of light segments.
  • the first zone comprises two rows of segments disposed on either side of the axis (XX '), and has a height h of 1 °.
  • the uppermost row of the first zone comprises light segments 53 square with sides of 0.5 °.
  • the lowest row comprises rectangular light segments with sides parallel to the axis XX 'which have a length of 0.5 °, and sides parallel to the axis YY' which have a length of 0.2 °.
  • the height h is therefore equal to 0.7 °.
  • the first zone comprises three rows of rectangular light segments with sides parallel to the axis XX '(one could say horizontal sides) which have a length of 0.5 ° and sides parallel to the axis YY 'which have a length of 0.2 °.
  • the height h is therefore equal to 0.6 °.
  • the first zone is between -0.57 ° D and 1 ° U relative to the horizontal axis XX ', limits included,.
  • the horizontal axis XX 'and the vertical axis YY' intersect at a point marked O through which the optical axis of the projection optical system passes.
  • the first zone extends on either side of the optical center of the projection optical system, which allows for sharper segments in the center of the beam than on its ends.
  • the segmented light distribution according to the invention therefore comprises at least a first zone which comprises two or three rows of segments which are horizontal.
  • the light distribution may further include a second area with at least one light segment.
  • This second zone is contiguous to the first, that is to say that the two zones are side by side on at least one given length.
  • the luminous distribution comprises a second zone (which is not gray in the figures) which is located on either side of the first zone.
  • the second zone has a segment density that is lower than the first zone.
  • the segments of the first zone are the segments that serve to implement the regulatory cutoff line comprising an oblique zone, and in addition the first zone is the zone that must emit the largest amount of light intensity whatever the lighting mode of the device.
  • the Figure 5 illustrates an example in which the segments of the first zone perform a low beam function.
  • the low beam function is implemented by configuring the segments so that they form a break line.
  • the cut line is created by playing on the light intensity of the segments from one row to another. For this, a number n of segments of the lowest row relative to the axis XX 'are little or not bright so that their horizontal sides lower than the horizontal axis XX' serve as the line carrying the "Kink" of the cut line.
  • the other row or rows have at least one additional segment that is little or not bright, and the highest horizontal sides of the highest row segments serve as a line carrying the "shoulder" of the cut line.
  • the lowest row 30 or first row that is to say the one at the largest negative ordinate on the vertical axis YY ', has a number n of neighboring light segments which have a light intensity less important than that of the other luminous segments of this same first row.
  • the darkest segments represent those with the highest light intensity. At least one of these n light segments being located at the edge of the row, the leftmost in the figure.
  • the eight neighboring segments from the left have a lower light intensity than the eight neighboring segments that finish the row; for example, the eight neighbors from the left can be turned off, and the next eight can be turned on at full intensity.
  • the lowest side of these n neighboring light segments which have a lower luminous intensity thus serves as a half-line which carries the part of the cut-off line called "kink" 136.
  • the term “neighbor” designates two segments having at least one common side.
  • n + 1 light segments have a lower light intensity than the other light segments of the second row, one of the n + 1 light segments being located at the edge of the row.
  • the light distribution according to the invention comprises a third row, which is in the example of the Figure 5 the highest row 33, n + 2 light segments have a lower light intensity than the others light segments of the third row, one of the n + 2 light segments being located at the edge of the row.
  • the highest side of these n + 2 neighboring light segments which have a greater light intensity therefore serves as a half-line which carries the part of the cut line called "shoulder" 134.
  • the diagonal 132 of the cutoff zone 130 is obtained by creating a shift from one row to another between the segments having a lower light intensity and those having a higher light intensity.
  • the number n of segments is a natural number.
  • the segments of the first zone, which have a lower light intensity preferably have the same first light intensity, eg they are all off.
  • the segments of the first zone, which have a greater light intensity preferably have a variable light intensity according to their positioning vis-à-vis the oblique cut: they will be more intense in the immediate vicinity and their intensity will decrease as you move horizontally away from the oblique cut.
  • the segments of the first zone are all of the same width.
  • the segments of the different rows have widths that are multiple with each other, with the widest segments on the bottom line.
  • the edges of the segments remain aligned in multiples between each row: if a lower segment is twice the width of the two segments of the row located just above, then the right outer edge will be aligned with that of the segment at above right and left edge with the second segment.
  • the segmented light distribution 52 comprises a second zone (represented in non-grayed) which is contiguous to the first zone. More precisely, the second zone comprises three rows of sixteen segments located above the second zone and two rows of sixteen segments located under the second zone.
  • the term "above” means that the sides of the light segments have an ordinate on the vertical axis (YY ') which is greater than or equal to those of the segments of the first zone, and the term “below” means that the sides of the light segments have a negative ordinate on the vertical axis (YY ') which is greater than or equal to those of the segments of the first zone.
  • the segments of the part of the second zone situated above the first zone will preferably have, when the segments of the first zone perform a low-beam function, a luminous intensity substantially equal to that of the segments of the first zone having the the lowest light intensity.
  • the segments of the portion of the second zone located below the first zone will preferably have, when the segments of the first zone perform a low beam function, a luminous intensity substantially equal to that of the segments of the first zone. first zone with the strongest light intensity.
  • the Figures 10 to 12 illustrate examples in which the segmented light distribution comprises three areas: a first segment area that extends along the horizontal axis (XX ') as previously discussed, a second area contiguous to the first, and a third area which is contiguous to the first and second zones. It can be said that the third zone is included in the first and second zones.
  • the first zone is shown ungully and is similar to those described in Figures 4 and 5 , with however in this example a number n of segments on each of the three rows which is larger.
  • the third zone is above the first zone and has a segment density that is three times smaller than that of the first zone.
  • the third zone is adjacent (i.e., contiguous) to the first and second zones.
  • the second zone is contiguous in this example to the first zone, but also to the second zone.
  • the second zone has a segment density that is smaller than that of the first and third zones.
  • the first zone and third zone constitute the corresponding part of the matrix whose light emitted by the segments is that which illuminates the most important part of the scene from the point of view of the driver, for example the part of the road on which the vehicle. For this is why they have the highest segment density.
  • These are also the two areas for which driver assistance functions are preferably implemented, and the higher segment density allows them to be implemented with finer granularity.
  • the first zone is represented in black
  • the second and third zones are represented in gray level, the third zone being darker than the second zone.
  • the first and third zones have a higher segment density because they include the segments having a preponderant share in a proper illumination of the scene from a driver's point of view.
  • the segment density is lower.
  • the figure 12 is similar to the Figure 11 , but differs in that the first zone comprises a larger number of segments per row, and the third zone does not extend all along the first zone.
  • the second zone is similar to that of the Figure 11 . Since the first zone extends over a greater distance (between -10 ° and + 17 °) along the horizontal axis XX ', the driving assistance functions can be implemented on a larger part of the beam light emitted by the device according to the invention.
  • the Figures 6 to 9 show examples of light beams emitted by the device according to the invention when the latter implements a low beam function.
  • the first zone comprises two rows of segments, and three rows of segments on the Figures 8 and 9 .
  • the optical projection system blurs the segmented light beam at the output of the light device; the segmented light beam is blurred with a gradient value between 0.13 and 0.4bornes included.
  • the blurring achieved by the optical projection system advantageously smooths the aliasing at the diagonal of the cutoff zone so that the segments are no longer visible. This results in a diagonal cut with a reduced number of light emitters without the aliasing being visible to the driver
  • the first zone of the light distribution according to the invention makes it possible to implement a cut-off line when, for example, the light device is configured to illuminate the scene in the dipped-beam (or LB) mode.
  • Two of the sides of the light segments are oriented horizontally, and the other two sides are vertically oriented.
  • This arrangement of the segments makes it possible to implement an ADB-type driving assistance function in which the projected pattern, a tunnel in which the scene is less illuminated, retains straight edges. The driver is less embarrassed, and the safety of the vehicle is improved.
  • the oblique cutoff can be shifted by simply controlling the power supply of the sectors of the segmented light source, without resorting to mechanical systems.

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Abstract

Dispositif lumineux de véhicule automobile configuré pour la projection d'un faisceau lumineux segmenté, le dispositif étant orienté selon un axe optique et comprenant :
- un système optique de projection ;
- une source lumineuse segmentée comprenant des secteurs lumineux et coopérant avec le système optique pour former un faisceau lumineux segmenté ;
dans lequel la distribution lumineuse du faisceau lumineux segmenté comprend au moins six segments lumineux qui sont répartis sur au moins deux rangées et au plus trois rangées, les rangées étant parallèles par rapport à l'axe horizontal (XX') et situées dans une première zone comprise entre -1°D et 1°U par rapport à l'axe horizontal (XX'), bornes incluses, une hauteur des rangées de segments lumineux étant comprise entre 0,2° et 1°, bornes incluses.

Description

    DOMAINE DE L'INVENTION
  • L'invention se rapporte au domaine de la projection d'un faisceau lumineux segmenté par un dispositif lumineux de véhicule automobile.
    • ARRIERE-PLAN
  • La projection d'un faisceau lumineux par un dispositif lumineux de véhicule automobile permet classiquement d'éclairer la route avec un éclairage global et ainsi d'augmenter la visibilité en cas d'obscurité, par exemple de nuit. Cela permet une conduite sécurisée du véhicule.
  • Les développements récents dans le domaine de ces dispositifs lumineux permettent de produire un faisceau lumineux segmenté pour réaliser cet éclairage. Avec un tel faisceau lumineux, le dispositif lumineux peut également réaliser des fonctions d'éclairage localisées, par exemple projeter un motif sur la scène. De telles fonctions sont connues du domaine de l'éclairage adaptatif ou ADB acronyme de l'anglais « adaptative driving beam »). On connaît par exemple l'éclairage non éblouissant (« glare free » en anglais), consistant par exemple à assombrir une zone correspondant à un véhicule venant de face pour ne pas éblouir cet autre usager. On connaît également la fonction d'éclairage virage ou DBL (acronyme de l'anglais dynamic bending light ») qui modifie la zone éclairée de la scène lorsque le véhicule a une direction qui n'est pas rectiligne, par exemple dans un virage ou dans une intersection routière.
  • Outre ces fonctions d'aide à la conduite, les dispositifs lumineux de véhicule automobile doivent bien entendu fournir des fonctions classiques d'éclairage, et notamment une fonction de feux de route aussi notée HB (acronyme de l'anglais « high beam »), une fonction de feux de croisement notée LB (acronyme de l'anglais « low beam »). Ces fonctions HB et LB sont utilisées en combinaison avec les fonctions d'aide à la conduite. Or ces fonction HB et LB sont règlementées, par exemple par la règlementation ECE. En particulier, les règlementations requièrent que le faisceau lumineux de la fonction LB comprennent une ligne de coupure comportant une zone oblique; la partie haute de la zone oblique est appelée « shoulder » et la partie basse de la zone oblique est appelée « kink ». Au-dessus de la ligne de coupure, peu ou pas de lumière peut être émise. Au-dessous de la ligne de coupure, la lumière est émise.
  • Dans le but d'obtenir un faisceau segmenté respectant cette ligne de coupure, on connait des dispositifs lumineux dans lesquels les segments lumineux contribuant à la ligne de coupure du faisceau segmenté sont positionnés en oblique afin de créer le « kink » et le « shoulder ». Cette solution n'est cependant pas satisfaisant car elle nécessite de fabriquer des sources lumineuses spécifiques.
  • On connait également des dispositifs lumineux dans lesquels les segments lumineux contribuant à la ligne de coupure du faisceau segmenté ont une forme géométrique adaptée pour créer le « kink» et le « shoulder » ; par exemple les segments ont une forme de parallélogramme. Cette solution n'est cependant pas satisfaisant car elle nécessite de fabriquer des segments lumineux ayant une géométrie particulière.
  • On connait également des dispositifs lumineux dans lesquels le système optique de projection en sortie duquel le faisceau lumineux est projeté, crée la ligne de coupure. La fabrication d'un tel système optique est complexe, et ne permet pas ou difficilement de combiner le faisceau lumineux ainsi créé avec des fonctions d'aide à la conduite.
  • Dans ce contexte, il existe un besoin pour améliorer la projection d'un faisceau lumineux segmenté par un dispositif lumineux de véhicule automobile, qui permette de réaliser des fonctions ADB et DBL avec un nombre de segments lumineux qui reste inférieur au millier, de préférence de l'ordre de quelque centaines de segments.
    • RESUME DE L'INVENTION
  • On propose pour cela un dispositif lumineux de véhicule automobile de projection d'un faisceau lumineux segmenté, ainsi qu'un dispositif lumineux de véhicule automobile configuré pour la projection d'un faisceau lumineux segmenté. Ce dispositif lumineux de véhicule automobile configuré pour la projection d'un faisceau lumineux segmenté, le dispositif étant orienté selon un axe optique et comprenant :
    • un système optique de projection ;
    • une source lumineuse segmentée comprenant des secteurs lumineux et coopérant avec le système optique pour former un faisceau lumineux segmenté ;
    dans lequel la distribution lumineuse du faisceau lumineux segmenté mesurée sur un écran placé perpendiculairement à l'axe optique et comportant un axe horizontal (XX') sécant avec l'axe optique comprend au moins six segments lumineux qui sont répartis sur au moins deux rangées et au plus trois rangées, les rangées étant parallèles par rapport à l'axe horizontal (XX') et situées dans une première zone comprise entre -1°D et 1°U par rapport à l'axe horizontal (XX'), bornes incluses, une hauteur des rangées de segments lumineux étant comprise entre 0,2° et 1°, bornes incluses.
  • Selon différents modes de réalisation, toute combinaison d'au moins l'une des caractéristiques suivantes peut être implémentée
    • le système optique est apte à flouter le faisceau lumineux segmenté avec une valeur de gradient comprise entre 0,13 et 0,4, bornes incluses.
    • la valeur de gradient est au plus égale à 0,3 si le nombre de rangée est égal à deux.
    • la valeur de gradient est au plus égale à 0,4 si le nombre de rangée est égal à trois.
    • les rangées sont situées dans une première zone comprise entre -0.57°D et 1°U par rapport à l'axe horizontal XX', bornes incluses.
    • la hauteur des rangées est comprise entre 0,4° et 0,6°, bornes incluses.
    • un système optique primaire est agencé entre la source lumineuse segmentée et le système optique de projection, le système optique primaire étant muni d'une pluralité d'optiques convergentes, au moins une optique convergente étant associée à un ou plusieurs secteurs lumineux de la source lumineuse.
    • la distribution comprend une deuxième zone qui comprend au moins un segment lumineux, la dite deuxième zone étant accolée à la première zone.
    la distribution comprend en outre une troisième zone qui comprend au moins un segment lumineux, la dite troisième zone étant accolée à la première zone et à la deuxième zone.
    • la densité de segments lumineux de la deuxième zone est inférieure à densité de segments lumineux de la première zone.
    • la densité de segments lumineux de la troisième zone est inférieure à la densité de segments lumineux de la première zone et est supérieur à la densité de segments lumineux de la deuxième zone.
    • les segments lumineux de la distribution lumineuse segmentée sont des quadrilatères à angle droit et forment une grille de segments lumineux.
    • les segments lumineux de la première zone sont aptes à exécuter une fonction de feux de croisement en étant configurés tels que :
      • pour une première rangée qui a la position la plus basse par rapport à l'axe horizontal (XX'), n segments lumineux voisins de la première rangée ont une intensité lumineuse moins importante que celle des autres segments lumineux de la première rangée, un des n segments lumineux étant situé en bordure de la première rangée ;
      • pour une deuxième rangée voisine de la première rangée, n+1 segments lumineux ont une intensité lumineuse moins importante que celle des autres segments lumineux de la deuxième rangée, un des n+1 segments lumineux étant situé en bordure de la deuxième rangée ; et
      • si le dispositif lumineux comprend une troisième rangée voisine de la deuxième rangée, n+2 segments lumineux ont une intensité lumineuse moins importante que celle des autres segments lumineux de la troisième rangée, un des n+2 segments lumineux étant situé en bordure de la troisième rangée ;
      avec n qui est un nombre entier naturel.
  • L'invention a également pour objet un projecteur de lumière de véhicule automobile comportant un dispositif lumineux selon l'une des caractéristiques précédentes.
    • BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
  • Différents modes de réalisation de l'invention vont maintenant être décrits, à titre d'exemples nullement limitatifs, en se référant aux dessins annexés dans lesquels :
    • La Figure 1 montre un exemple de source lumineuse segmentée ;
    • Les Figures 2 à 4 montrent des exemples de distribution lumineuses segmentées du dispositif lumineux selon l'invention ;
    • La Figure 5 montre un exemple de distribution lumineuse segmentée selon l'invention obtenue avec un dispositif lumineux configuré pour exécuter une fonction de feu de croisement ;
    • Les Figures 6 à 9 montrent des exemples de faisceau lumineux de feu de croisement obtenus en sortie du dispositif lumineux selon l'invention ;
    • La Figures 10 à 12 montrent des exemples de configuration des segments lumineux de distributions lumineuses selon l'invention ;
    • La Figure 13 montre un exemple de ligne de coupure règlementaire ; et
    • La Figure 14 montre un exemple de dispositif selon l'invention.
    DESCRIPTION DETAILLEE
  • Le véhicule automobile peut être tout type de véhicule terrestre, par exemple une automobile (voiture), une motocyclette, ou un camion. Le véhicule peut être équipé d'un ou plusieurs projecteur(s) avant et/ou d'un ou plusieurs projecteur(s) arrière. L'un ou plusieurs des projecteurs avant et/ou arrière peuvent comprendre chacun un ou plusieurs dispositif(s) lumineux configuré(s) chacun pour projeter un faisceau lumineux segmenté. La projection d'un faisceau lumineux segmenté trouve un intérêt particulier lorsqu'elle est réalisée par un dispositif lumineux de projecteur avant.
  • Pour un dispositif lumineux donné, la projection se fait sur une scène, ou « scène de route », qui est l'environnement du véhicule susceptible d'être éclairé par le dispositif lumineux.
  • Le dispositif lumineux peut réaliser une fonction d'éclairage global sur au moins une partie de la scène. La partie de la scène ainsi éclairée par l'éclairage global peut correspondre à un champ de vision de conduite, rendu visible ou plus visible au conducteur afin de lui faciliter la conduite. L'éclairage global peut ainsi être par exemple une fonction de feu de route ou une fonction de feu de croisement. L'éclairage global peut être réglementaire, c'est-à-dire qu'il peut répondre à un règlement national ou communautaire fixant une grille photométrique à respecter. Le règlement peut par exemple être le règlement ECE R98, R112, R113 ou R123.
  • Notamment, la règlementation exige que l'éclairage comporte une ligne de coupure lorsque le dispositif lumineux réalise un éclairage de type feu de croisement. La ligne de coupure dans la réglementation ECE R112 comporte deux axes sensiblement horizontaux reliés par une zone oblique ; la partie haute de la zone oblique est généralement appelée « shoulder » et la partie basse de la zone oblique est appelée « kink ». Au-dessus de la ligne de coupure, peu ou pas de lumière est émise, et la lumière est émise au-dessous de la ligne de coupure. La Figure 13 montre un exemple de ligne de coupure 130 d'une distribution lumineuse 52 : elle est composée de deux demi-droites reliées entre elle par un segment oblique 132. Le « kink » 136 est formé par la demi-droite la plus basse et le segment oblique, et le « shoulder» 134 est formé par la demi-droite la plus haute et le segment oblique.
  • Un faisceau lumineux segmenté est de manière connue un faisceau lumineux subdivisé en sous-faisceaux lumineux élémentaires correspondant chacun à un segment lumineux, également appelés « pixels ». La subdivision peut être quelconque, par exemple former une grille présentant une dimension en azimut et une dimension en profondeur (ou éloignement) par rapport à la position du véhicule. Chaque segment est contrôlable individuellement par le dispositif lumineux dans une mesure permettant de projeter au moins un motif sur la scène.
  • Chaque segment du faisceau lumineux segmenté se projette sur une zone correspondante de la scène. Le dispositif lumineux peut contrôler individuellement l'intensité lumineuse de la source lumineuse de chaque segment du faisceau lumineux segmenté pour ainsi contrôler individuellement l'éclairement de chaque segment de la scène. Le dispositif lumineux peut diviser la scène en plus de 10 segments, plus de 50 segments, ou, pour une projection implémentant des fonctions d'éclairage avancées, plus de 500 segments jusqu'à 800 segments.
  • Une distribution lumineuse peut avoir pour fonction d'éviter l'éblouissement d'un autre usager ou du conducteur par assombrissement d'une zone de la scène correspondant à cet autre usager et/ou à un panneau réfléchissant. Grâce à cela, le dispositif lumineux peut par exemple fonctionner de manière continue en feu de route, le dispositif lumineux assurant l'assombrissement des segments concernés dès qu'un autre véhicule et/ou un panneau réfléchissant vient de face. Cela assure un confort de conduite et une visibilité élevés et cela augmente donc la sécurité.
  • Une autre distribution peut être appliquée dans une situation de conduite en virage, avec déplacement du maximum d'intensité du faisceau projeté et notamment d'un faisceau de feu de croisement dans la direction de conduite.
  • Un faisceau lumineux segmenté peut être projeté par un dispositif lumineux comportant une source lumineuse segmentée. La source lumineuse est apte à coopérer avec un système optique (intégré au dispositif ou non) agencé pour projeter sur la route un faisceau lumineux segmenté émis par la source lumineuse segmentée. Une source lumineuse segmentée est une source lumineuse divisée en plusieurs unités de sources lumineuses ou émetteurs lumineux qui peuvent être contrôlables individuellement. Chaque segment de lumière émis par la source lumineuse segmentée, et donc chaque unité de source lumineuse, peut correspondre à un segment du faisceau lumineux segmenté projeté. Ainsi, l'intensité lumineuse de chaque émetteur lumineux de la source lumineuse segmentée et donc l'éclairement de chaque segment de la scène peuvent être contrôlés individuellement.
  • La source lumineuse segmentée peut comprendre une matrice d'unités de sources lumineuses. La matrice peut comprendre une multitude d'émetteurs lumineux dans un plan. Dans le cas d'une source lumineuse comprenant une matrice d'émetteurs lumineux et coopérant avec un système optique, le système optique peut présenter une zone de focalisation confondue avec le plan de la matrice de d'émetteurs lumineux, c'est-à-dire confondu avec la source lumineuse segmentée.
  • La source lumineuse segmentée peut être une source électroluminescente. Une source électroluminescente est une source de lumière qui comprend au moins un élément électroluminescent. Des exemples d'élément électroluminescent incluent la diode électroluminescente ou LED (acronyme anglais pour « Light Emitting Diode »), la diode électroluminescente organique ou OLED (acronyme anglais pour « Organic Light-Emitting Diode »), ou la une diode électroluminescente polymérique ou PLED (acronyme anglais pour « Polymer Light-Emitting Diode »). La source lumineuse segmentée peut être une source lumineuse à semi-conducteur. Chaque élément électroluminescent ou groupe d'éléments électroluminescents peut former un segment d'illumination et peut émettre de la lumière lorsque son ou leur matériau est alimenté en électricité. Les éléments électroluminescents peuvent être chacun semi-conducteur, c'est-à-dire qu'ils comportent chacun au moins un matériau semi-conducteur. Les éléments électroluminescents peuvent être majoritairement en matériau semi-conducteur. On peut donc parler de segment d'illumination lorsqu'un élément électroluminescent ou groupe d'éléments électroluminescents formant un secteur de la source lumineuse segmentée émet de la lumière. Les éléments électroluminescents peuvent être situés sur un même substrat, par exemple déposés sur le substrat ou obtenus par croissance et s'étendre à partir du substrat. Le substrat peut être majoritairement en matériau semi-conducteur. Le substrat peut comporter un ou plusieurs autres matériaux, par exemple non semi-conducteurs.
  • La source lumineuse segmentée peut être électroluminescente à semi-conducteur monolithique. La source peut par exemple être une matrice monolithique, c'est-à-dire une source dans laquelle les éléments électroluminescents sont épitaxiés sur un même substrat. La source lumineuse peut être par exemple une matrice monolithique de LEDs (traduction du terme anglais « monolithic array of LEDs »). Une matrice monolithique mise en oeuvre dans l'invention comprend au moins 50 éléments électroluminescents situés sur un même substrat (par exemple sur une même face du substrat), par exemple plus de 100 et au plus 800, de préférence au plus 500. Le substrat peut comporter du saphir et/ou du silicium. Les éléments électroluminescents de la matrice monolithique peuvent être séparés les uns des autres par des lignes (nommées « lanes » en anglais) ou des rues (nommées « streets » en anglais). La matrice monolithique peut donc former une grille de secteurs lumineux. Une source monolithique peut être une source ayant une forte densité de secteurs lumineux. La densité de secteurs lumineux peut être supérieure ou égale à 400 secteurs lumineux par centimètre carré (cm2). En d'autres termes, la distance entre le centre d'un premier secteur lumineu et le centre d'un deuxième secteur lumineux voisin du premier peut être égale ou inférieure à 500 micromètres (µm). Cette distance est également appelée « pixel pitch » en anglais.
  • Dans une première configuration, correspondant notamment au cas d'une matrice monolithique de LEDs, chacun des éléments électroluminescents de la matrice peut être indépendant électriquement des autres et émet ou non de la lumière indépendamment des autres éléments de la matrice. Chaque élément électroluminescent peut ainsi former un segment lumineux du faisceau lumineux segmenté. Une telle source lumineuse permet d'atteindre une résolution importante (plus de 100 segments à 800 segments) relativement simplement.
  • La source lumineuse segmentée peut être couplée à une unité de contrôle de l'émission lumineuse de la source lumineuse segmentée. L'unité de contrôle peut ainsi commander (piloter) la génération (par exemple l'émission) et/ou la projection d'un faisceau lumineux segmenté par le dispositif lumineux. L'unité de contrôle peut être intégrée au dispositif lumineux. L'unité de contrôle peut être montée sur la source lumineuse, l'ensemble formant ainsi un module lumineux. L'unité de contrôle peut comporter un processeur (ou encore CPU acronyme de l'anglais « Central Processing Unit », littéralement « unité centrale de traitement ») qui est couplé avec une mémoire sur laquelle est stockée un programme d'ordinateur qui comprend des instructions permettant au processeur de réaliser des étapes générant des signaux permettant le contrôle de la source lumineuse de manière à exécuter le procédé. L'unité de contrôle peut ainsi par exemple contrôler individuellement l'émission lumineuse de chaque secteur lumineux ou émetteur électroluminescent d'une source lumineuse segmentée.
  • L'unité de contrôle peut former un dispositif électronique apte à commander des éléments électroluminescents. L'unité de contrôle peut être un circuit intégré. Un circuit intégré, encore appelé puce électronique, est un composant électronique reproduisant une ou plusieurs fonctions électroniques et pouvant intégrer plusieurs types de composants électroniques de base, par exemple dans un volume réduit (i.e. sur une petite plaque). Cela rend le circuit facile à mettre en oeuvre. Le circuit intégré peut être par exemple un ASIC ou un ASSP. Un ASIC (acronyme de l'anglais « Application-Specific Integrated Circuit ») est un circuit intégré développé pour au moins une application spécifique (c'est-à-dire pour un client). Un ASIC est donc un circuit intégré (micro-électronique) spécialisé. En général, il regroupe un grand nombre de fonctionnalités uniques ou sur mesure. Un ASSP (acronyme de l'anglais « Application Specific Standard Product ») est un circuit électronique intégré (micro-électronique) regroupant un grand nombre de fonctionnalités pour satisfaire à une application généralement standardisée. Un ASIC est conçu pour un besoin plus particulier (spécifique) qu'un ASSP. L'alimentation en électricité de la source électroluminescente, et donc des éléments électroluminescents est réalisée via le dispositif électronique, lui-même alimenté en électricité à l'aide par exemple d'au moins connecteur le reliant à une source d'électricité. Le dispositif électronique alimente alors les éléments électroluminescents en électricité. Le dispositif électronique est ainsi apte à commander les éléments électroluminescents.
  • Des exemples du dispositif lumineux selon l'invention sont maintenant discutés en référence aux figures.
  • La FIG. 14 montre un exemple schématique de dispositif lumineux utilisé pour produire un faisceau lumineux segmenté selon l'invention.
  • Le dispositif lumineux comprend une source lumineuse segmentée 22, par exemple celle illustrée sur la Figure 1. La source lumineuse 22 se présente sous la forme d'une matrice de sources lumineuses. Cette matrice comprend une multitude de secteurs lumineux 23 localisés dans un plan π qui s'étend dans deux directions. Les secteurs lumineux 23 peuvent présenter différentes tailles ou la même taille. Les secteurs lumineux 23 peuvent être alignés horizontalement selon l'axe X'X et/ou verticalement selon l'axe Y'Y. L'axe X'X est horizontal par rapport au dispositif lumineux, qui est lui-même (sensiblement) horizontal par rapport au véhicule sur lequel le dispositif lumineux est installé. Ici, le terme horizontal désigne donc une orientation parallèle à un plan droit définit par la position du véhicule sur la surface terrestre sur laquelle il repose.
  • Toujours dans l'exemple de la Figure 14, le dispositif lumineux comprend un système optique de projection 14 avec un axe optique x. Le système optique de projection peut être une lentille de projection ou un réflecteur, et est disposés en aval de la source lumineuse dans le sens de projection du faisceau lumineux; le système de projection est apte à projeter un faisceau lumineux segmenté à partir des images de la source lumineuse segmentée. Dit autrement, la source lumineuse segmentée qui comprend les secteurs lumineux coopère avec le système optique de projection pour former un faisceau lumineux segmenté. Par exemple, cette coopération peut être que le système optique de projection se focalise sur le plan qui contient la source lumineuse, ou encore sur des images (réelles ou virtuelles) de la source lumineuse.
  • Le dispositif lumineux peut comprendre également un système optique 15 primaire qui est agencé entre la source lumineuse segmentée 22 et le système optique de projection 14. Le système optique primaire qui est muni d'une pluralité d'optiques convergentes. Chaque optique convergente du système optique primaire forme une image d'un segment lumineux de la source segmentée. Une ou plusieurs optiques convergentes est associée à chaque élément électroluminescent. L'association peut être exclusive, c'est-à-dire que la ou les optiques sont chargées de faire converger la lumière d'un seul et unique élément électroluminescent. De préférence, une optique est associée à un élément électroluminescent. L'optique convergente forme une image de l'élément électroluminescent auquel elle est associée. L'image formée est de préférence une image virtuelle. La création d'une image réelle peut être également envisagée.
  • Les optiques convergentes du système optique primaire peuvent être des microlentilles convergentes de dimensions millimétriques ou submillimétriques. Le système optique primaire a pour fonction de transmettre des rayons lumineux des secteurs lumineux de la source lumineuse segmentée de sorte que, combiné à des moyens de projection, ici sous d'un système optique de projection, le faisceau projeté en dehors du dispositif, par exemple sur la route, soit homogène. Dans un exemple, les dioptres d'entrée des optiques convergentes présentent une surface convexe, c'est-à-dire qu'ils sont bombés vers l'extérieur, en direction des secteurs lumineux 23. La surface pourrait toutefois être plane, plan-convexe ou concave-convexe. Le système optique primaire peut comprendre en outre un dioptre de sortie unique pour tous les dioptres d'entrée. Le dioptre de sortie apporte une correction optique du faisceau transmis à la lentille de projection. La correction sert notamment à améliorer l'efficacité optique du dispositif et à corriger les aberrations optiques du système optique de projection. Le système optique primaire peut comprendre un dioptre de sortie pour chaque dioptre d'entrée. Le système optique primaire forme alors un ensemble de lentilles bi convexes, chaque microlentille étant disposée devant la source de lumière segmentée. Le système optique primaire 4 peut être une matrice de microlentilles. La microlentille ne permet cependant pas de corriger le faisceau global transmis, comme un système optique primaire qui serait muni d'un dioptre de sortie unique. Cependant, la correction du faisceau global peut être réalisée par le système de projection. Les microlentilles ont l'avantage d'apporter une meilleure homogénéité des images virtuelles et moins de déformation des images. Les microlentilles ont un angle de collection de la lumière émise qui doit être maximal afin qu'elles récupèrent toute la lumière même émise avec un angle d'émission important. L'angle de collection peut de préférence être compris entre 30° et 70°, bornes incluses.
  • Le système optique de projection est de préférence peu sensible aux défauts de réalisation d'un système optique primaire qui peut être intercalé entre la source lumineuse et le système de projection. Si le système optique de projection est focalisé sur la surface des dioptres, c'est cette surface qui est imagée et donc tous ses défauts de réalisation qui sont rendus visibles, ce qui peut générer des défauts d'homogénéité ou de chromatisme dans le faisceau lumineux projeté. En outre, toujours dans le cas où le système optique de projection est focalisé sur la surface des dioptres, le système optique de projection conserve la segmentation de la source lumineuse, c'est-à-dire que la géométrie de chaque secteur lumineux est conservée. En d'autres termes, si les secteurs lumineux ont une forme carrée, alors le système optique de projection projette des carrés lumineux. Afin de lisser les défauts et la géométrie des secteurs lumineux, le système optique de projection peut être apte à flouter le faisceau lumineux segmenté qu'il émet. Flouter signifie que le système optique de projection introduit dans le faisceau lumineux un manque de netteté des contours ou des arêtes des images des segments lumineux de la source qui sont projetées. Ce degré de flou est déterminé par une valeur d'un gradient de contraste dans le faisceau de part et d'autre d'un bord de coupure en fonction du positionnement en degrés par rapport à cette coupure C. Le gradient utilisé correspond à la formule suivante : G = log I C − log I C + 0 , 1 °
    Figure imgb0001
     où I(C) est l'intensité lumineuse dans le faisceau mesurée sur un écran placé à 25 m d'un point donné C à proximité d'une coupure, et (I(c+0,1°)) est l'intensité lumineuse dans le faisceau de l'autre coté de cette coupure, à une distance augmentée de 0,1 degré sur un axe perpendiculaire à ladite coupure.
  • Les caractéristiques du floutage créé par le système optique de projection sont discutées plus bas.
  • Dans l'exemple de la Figure 14, un premier groupe de secteurs lumineux G1 de la matrice est destiné à projeter un éclairage global et un deuxième groupe de secteurs lumineux G2 est destiné à former un motif, une ligne de coupure lors que le dispositif de la Figure 14 doit éclairer en mode feu de croisement. Chaque émetteur lumineux 23 peut être contrôlé individuellement, en conséquence l'intensité lumineuse et l'éclairement peuvent être contrôlés en tout ou rien ou de manière linéaire. La source lumineuse 22 est associée à un système optique 14 de projection de lumière sur la scène. Le système optique 14 présente dans cet exemple une zone de focalisation confondue avec le plan π de la matrice d'émetteur lumineux.
  • La Figure 1 montre un exemple schématique de module lumineux comprenant une source lumineuse segmentée 22 comportant une pluralité d'émetteur lumineux 23. Le dispositif lumineux selon l'invention peut comprendre un tel module lumineux. Le module lumineux 20 de l'exemple de la Figure 1 comprend une source électroluminescente monolithique 22, un circuit imprimé ou PCB 25 (de l'anglais « Printed Circuit Board ») qui supporte la source 22 et une unité de contrôle 27 qui commande les éléments électroluminescents 23 de la source monolithique lumineuse 22. Tout autre support qu'un PCB peut être envisagé. L'unité de contrôle 27 peut être à tout autre endroit, même hors du module lumineux 20. L'unité de contrôle 27 est représentée sous la forme d'un ASIC, mais d'autres types d'unité de contrôle peuvent implémenter les fonctions du module lumineux.
  • Selon une variante, le dispositif lumineux selon l'invention comprend une source lumineuse segmentée qui comprend au moins six émetteurs ou secteurs lumineux qui sont répartis sur au moins deux rangées et au plus trois rangées. Par exemple, si la source lumineuse segmentée comprend deux rangées, chaque rangée aura de préférence au moins 3 émetteurs par rangées; si la source lumineuse segmentée comprend trois rangées, chaque rangée aura de préférence au moins 2 émetteurs par rangées.
  • Les Figures 2 à 4 montrent des exemples de distributions lumineuses segmentées 52 selon l'invention, vues en projection sur un écran, qui comprennent deux zones. La première zone, représentée en grisée, comprend au moins deux et au plus trois rangées de segments lumineux 53. Une deuxième zone, qui comprend au moins un segment lumineux, est accolée à la première zone. Accoler signifie que les zones sont situées l'une contre l'autre, au moins en partie. Les rangées de la première zone sont parallèles par rapport à l'axe horizontal (XX'). Toutes les rangées de la première zone sont donc parallèles entre elles. Les segments lumineux de la distribution lumineuse forment une matrice régulière dans laquelle les segments lumineux sont des quadrilatères à angle droit, ici des carrés. On comprend que les segments lumineux pourraient avoir une autre géométrie, par exemple ils peuvent être rectangulaires.
  • La première zone est comprise entre -1 degré (noté aussi -1°D pour « Down ») et 1 degré (noté aussi +1°U pour « Up ») par rapport à l'axe horizontal (XX'). [En d'autres termes, les côtés des segments lumineux ont une ordonnée sur l'axe (YY'), l'axe (YY') étant perpendiculaire à l'axe (XX'), qui est comprise entre -1° (degré) et +1° (degré), bornes incluses. Les axes XX' et YY' sont gradués en degré.
  • La hauteur, notée h, des rangées de segments est comprise entre 0,2° et 1°.
  • Sur l'exemple des Figures 2 à 4, les segments sont carrés et ont des côtés d'une longueur de 0,5°. Ils sont disposés selon un motif régulier appelé grille de segments lumineux, ou encore tableau bidimensionnel de segments lumineux.
  • Sur la Figure 2, la première zone comprend deux rangés de segments disposées de part et d'autre de l'axe (XX'), et a une hauteur h de 1°.
  • Sur la figure 3, la rangée la plus haute de la première zone comprend des segments lumineux 53 carrés de côté de 0,5°. La rangée la plus basse comprend des segments lumineux rectangulaires avec des côtés parallèles à l'axe XX' qui ont une longueur de 0,5°, et des côtés parallèles à l'axe YY' qui ont une longueur de 0,2°. La hauteur h est donc égale à 0,7°.
  • Sur la Figure 4, la première zone comprend trois rangées de segments lumineux rectangulaires avec des côtés parallèles à l'axe XX' (on pourrait dire des côtés horizontaux) qui ont une longueur de 0,5° et des côtés parallèles à l'axe YY' qui ont une longueur de 0,2°. La hauteur h est donc égale à 0,6°.
  • De préférence, la première zone est comprise entre -0.57°D et 1°U par rapport à l'axe horizontal XX', bornes incluses, .
  • L'axe horizontal XX' et l'axe vertical YY' se croisent en un point noté O par lequel passe l'axe optique du système optique de projection. De cette façon, la première zone s'étend de part et d'autre du centre optique du système optique de projection, ce qui permet d'avoir des segments plus nets au centre du faisceau que sur ses extrémités.
  • La distribution lumineuse segmentée selon l'invention comprend donc au moins une première zone qui comprend deux ou trois de rangées de segments qui sont horizontales. La distribution lumineuse peut en outre comprendre une deuxième zone avec au moins un segment lumineux. Cette deuxième zone est accolée à la première, c'est-à-dire que les deux zones sont côte à côte sur au moins une longueur donnée. Dans les exemples des Figures 2 à 4, la ditribution lumineuse comprend une deuxième zone (qui n'est pas grisée sur les figures) qui est située de part et d'autre de la première zone. En pratique, la deuxième zone a une densité de segments qui est moins élevée que la première zone. En effet, les segments de la première zone sont les segments qui servent à implémenter la ligne règlementaire de coupure comportant une zone oblique, et de plus la première zone est la zone qui doit émettre la quantité la plus importante de d'intensité lumineuse quel que soit le mode d'éclairage du dispositif.
  • La Figure 5 illustre un exemple dans lequel les segments de la première zone exécutent une fonction de feux de croisement. La fonction de feux de croisement est implémentée en configurant les segments de sorte qu'ils forment une ligne de coupure. La ligne de coupure est créée en jouant sur l'intensité lumineuse des segments d'une rangée à l'autre. Pour cela, un nombre n de segments de la rangée la plus basse par rapport à l'axe XX' sont peu ou pas lumineux de sorte que leurs côtés horizontal les plus bas par rapport à l'axe horizontal XX' servent de ligne portant le « kink » de la ligne de coupure. La ou les autres rangées ont au moins un segment supplémentaire qui est peu ou pas lumineux, et les côtés horizontaux les plus hauts des segments de la rangée la plus haute servent de ligne portant le « shoulder» de la ligne de coupure. Les expressions le « plus bas », « la plus basse », « le plus haut », « les plus hauts » se définissent par rapport au référentiel introduit par les axes XX' et YY'. Ainsi, le « plus bas », « la plus basse » concernent les éléments ayant l'ordonnée positive la plus petite ou l'ordonnée négative la plus grande sur l'axe YY' ; le « plus haut », « la plus haute » concernent les éléments ayant l'ordonnée positive la plus grande ou l'ordonnée négative la plus petite sur l'axe YY'.
  • Sur la Figure 5, la rangée la plus basse 30 ou première rangée, c'est-à-dire celle qui à l'ordonnée négative la plus grande sur l'axe vertical YY', a un nombre n de segments lumineux voisins qui ont une intensité lumineuse moins importante que celle des autres segments lumineux de cette même première rangée. Les segments les plus foncés représentent ceux qui ont la plus forte intensité lumineuse. Au moins un de ces n segments lumineux étant situé en bordure de la rangée, le plus à gauche sur la figure. Sur la figure 5, les huit segments voisins en partant de la gauche ont une intensité lumineuse moins importante que les huit segments voisins qui finissent la rangée ; par exemple, les huit voisins en partant de la gauche peuvent être éteints, et les huit suivant peuvent être allumé à pleine intensité. Le côté le plus bas de ces n segments lumineux voisins qui ont une intensité lumineuse moins importante sert donc de demi-droite qui porte la partie de la ligne de coupure appelée « kink » 136. Ici, le terme « voisin » désigne deux segments ayant au moins un côté commun.
  • La rangée voisine de la première rangée est appelée deuxième rangée 32. Dans l'exemple de la figure 2, n+1 segments lumineux ont une intensité lumineuse moins importante que celle des autres segments lumineux de la deuxième rangée, un des n+1 segments lumineux étant situé en bordure de la rangée.
  • Si la distribution lumineuse selon l'invention comprend une troisième rangée, qui est dans l'exemple de la Figure 5 la rangée la plus haute 33, n+2 segments lumineux ont une intensité lumineuse moins importante que celle des autres segments lumineux de la troisième rangée, un des n+2 segments lumineux étant situé en bordure de la rangée. Le côté le plus haut de ces n+2 segments lumineux voisins qui ont une intensité lumineuse plus importante sert donc de demi-droite qui porte la partie de la ligne de coupure appelée « shoulder » 134.
  • Ainsi, la diagonale 132 de la zone de coupure 130 est obtenue en créant un décalage d'une rangée à l'autre entre les segments ayant une intensité lumineuse moindre et ceux ayant une plus forte intensité lumineuse.
  • Le nombre n de segments est un nombre entier naturel. Les segments de la première zone, qui ont une intensité lumineuse plus faible, ont de préférence une même première intensité lumineuse, e.g. ils sont tous éteints. A l'inverse, les segments de la première zone, qui ont une intensité lumineuse plus importante, ont de préférence une intensité lumineuse variable selon leur positionnement vis-à-vis de la coupure oblique : ils seront plus intense à proximité immédiate et leur intensité ira en décroissant au fur et à mesure qu'on s'éloigne horizontalement de la coupure oblique.
  • Selon une première variante, comme illustré, les segments de la première zone sont tous de même largeur.
  • Selon une autre variante, les segments des différentes rangées ont des largeurs qui sont des multiples entre elles, avec les segments les plus larges sur la ligne inférieure. Dans cette configuration, les bords des segments restent alignés par multiple entre chaque rangée : si un segment inférieur fait le double de largeur des deux segments de la rangée situés juste au-dessus, alors, le bord externe droit sera aligné avec celui du segment au-dessus le plus à droite et le bord gauche ave celui du second segment.
  • Toujours en référence sur la Figure 5, la distribution lumineuse segmentée 52 comprend une deuxième zone (représentée en non grisée) qui est accolée à la première zone. Plus précisément, la deuxième zone comprend trois rangées de seize segments situées au-dessus de la deuxième zone et deux rangées de seize segments situées sous la deuxième zone. Le terme « au-dessus » signifie que les côtés des segments lumineux ont une ordonnée sur l'axe vertical (YY') qui est supérieure ou égale à ceux des segments de la première zone, et le terme « au-dessous » signifie que les côtés des segments lumineux ont une ordonnée négative sur l'axe vertical (YY') qui est supérieure ou égale à ceux des segments de la première zone. Les segments de la partie de la deuxième zone situés au-dessus de la première auront de préférence, lorsque les segments de la première zone exécutent une fonction de feux de croisement, une intensité lumineuse sensiblement égale à celle des segments de la première zone ayant l'intensité lumineuse la plus faible. A contrario, les segments de la partie de la deuxième zone situés au-dessous de la première zone auront de préférence, lorsque les segments de la première zone exécutent une fonction de feux de croisement, une intensité lumineuse sensiblement égale à celle des segments de la première zone ayant l'intensité lumineuse la plus forte.
  • Les Figures 10 à 12 illustrent des exemples dans lesquels la distribution lumineuse segmentée comprend trois zones : une première zone de segment qui s'étend le long de l'axe horizontal (XX') comme discuté précédemment, une deuxième zone accolée à la première, et une troisième zone qui est accolée à la première et à la deuxième zones. On peut dire que la troisième zone est incluse dans les première et deuxième zones.
  • Sur la Figure 10, la première zone est représentée non grisée et est semblable à celles décrites dans les Figures 4 et 5, avec cependant dans cet exemple un nombre n de segments sur chacune des trois rangées qui est plus important. La troisième zone se situe au-dessus de la première et a une densité de segment qui est trois fois inférieure à celle de la première zone. La troisième zone est voisine (c'est-à-dire accolée) à la première et deuxième zones. La deuxième zone est accolée dans cet exemple à la première zone, mais également à la deuxième zone. La deuxième zone à une densité de segments qui est inférieure à celle de la première et troisième zone. La première zone et troisième zone constituent la partie correspondante de la matrice dont la lumière émise par les segments est celle qui éclaire la partie la plus importante de la scène du point de vue du conducteur, par exemple la partie de la route sur laquelle roule le véhicule. Pour cette raison, elles présentent la plus forte densité de segments. Ce sont également les deux zones pour lesquelles des fonctions d'aides à la conduite sont de préférence implémentées, et la densité supérieure de segments permet de les implémenter avec une granularité plus fine.
  • Sur la figure 11, la première zone est représentée en noir, la deuxième et la troisième zone sont représentées en niveau de gris, la troisième zone étant plus sombre que la deuxième. A nouveau, les premières et troisièmes zones ont une densité de segments qui plus importante car elles comprennent les segments ayant une part prépondérante dans une illumination correcte de la scène du point de vue d'un conducteur. Pour la deuxième zone, la densité de segments est plus faible.
  • La figure 12 est semblable à la Figure 11, mais se différencie en ce que la première zone comprend un nombre de segments plus importants par rangée, et la troisième zone ne s'étend pas tout le long de la première zone. La deuxième zone est similaire à celle de la Figure 11. Comme la première zone s'étend sur une plus grande distance (entre -10° et +17°) le long de l'axe horizontal XX', les fonctionnalités d'aide à la conduite peuvent être implémentées sur une plus grande partie du faisceau lumineux émis par le dispositif selon l'invention.
  • Les Figures 6 à 9 montrent des exemples de faisceaux lumineux émis par le dispositif selon l'invention lorsque ce dernier implémente une fonction de feux de croisement. Sur les Figures 6 et 7, la première zone comprend deux rangées de segments, et trois rangées de segments sur les Figures 8 et 9. Dans ces quatre figures, le système optique de projection floute le faisceau lumineux segmenté en sortie du dispositif lumineux; le faisceau lumineux segmenté est flouté avec une valeur de gradient comprise entre 0,13 et 0,4bornes incluses. Le floutage réalisé par le système optique de projection permet avantageusement de lisser le crénelage au niveau de la diagonale de la zone de coupure de sorte que les segments ne sont plus visibles. On obtient ainsi une coupure diagonale avec un nombre réduit d'émetteurs lumineux sans que le crénelage soit visible pour le conducteur
  • En pratique, des meilleurs résultats sont obtenus avec une valeur de gradient qui est inférieur ou égale à 0,3pour un nombre de rangée qui est égal à deux, et pour une valeur de gradient qui est inférieur ou égale à 0,4 si le nombre de rangée de la première zone est égal à trois.
  • La première zone de la distribution lumineuse selon l'invention permet d'implémenter une ligne de coupure lorsque par exemple le dispositif lumineux est configuré pour éclairer la scène dans le mode feu de croisement (ou LB). Deux des côtés des segments lumineux sont orientés horizontalement, et les deux autres côtés le sont verticalement. Cette disposition des segments permet d'implémenter une fonction d'aide à la conduite de type ADB dans laquelle le motif projeté, un tunnel dans lequel la scène est moins éclairée, conserve des bords droits. Le conducteur est moins gêné, et la sécurité du véhicule est donc améliorée. En outre, en fonction d'éclairage virage dynamique, la coupure oblique peut être décalée par simple pilotage de l'alimentation des secteurs de la source lumineuse segmentée, sans recourir à des systèmes mécaniques.

Claims (14)

  1. Dispositif lumineux de véhicule automobile configuré pour la projection d'un faisceau lumineux segmenté, le dispositif étant orienté selon un axe optique et comprenant :
    - un système optique de projection ;
    - une source lumineuse segmentée comprenant des secteurs lumineux et coopérant avec le système optique pour former un faisceau lumineux segmenté ;
    dans lequel la distribution lumineuse du faisceau lumineux segmenté mesurée sur un écran placé perpendiculairement à l'axe optique et comportant un axe horizontal (XX') sécant avec l'axe optique comprend au moins six segments lumineux qui sont répartis sur au moins deux rangées et au plus trois rangées, les rangées étant parallèles par rapport à l'axe horizontal (XX') et situées dans une première zone comprise entre -1°D et 1°U par rapport à l'axe horizontal (XX'), bornes incluses, une hauteur des rangées de segments lumineux étant comprise entre 0,2° et 1°, bornes incluses.
  2. Dispositif lumineux selon la revendication 1, dans lequel le système optique est apte à flouter le faisceau lumineux segmenté avec une valeur de gradient de contraste comprise entre 0,13 et 0,4, bornes incluses.
  3. Dispositif lumineux selon la revendication 2, dans lequel la valeur de gradient est au plus égale à 0,3 si le nombre de rangée est égal à deux.
  4. Dispositif lumineux selon la revendication 2, dans lequel la valeur de gradient est au plus égale à 0,4 si le nombre de rangée est égal à trois.
  5. Dispositif lumineux selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel les rangées sont situées dans une première zone comprise entre -0.57°D et 1°U par rapport à l'axe horizontal XX', bornes incluses.
  6. Dispositif lumineux selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel la hauteur des rangées est comprise entre 0,4° et 0,6°, bornes incluses.
  7. Dispositif lumineux selon l'une des revendications 1 à 6, comprenant en outre un système optique primaire agencé entre la source lumineuse segmentée et le système optique de projection, le système optique primaire étant muni d'une pluralité d'optiques convergentes, au moins une optique convergente étant associée à un ou plusieurs secteurs lumineux de la source lumineuse.
  8. Dispositif lumineux selon l'une des revendications 5 à 7, comprenant en outre une deuxième zone qui comprend au moins un segment lumineux, la dite deuxième zone étant accolée à la première zone.
  9. Dispositif lumineux selon la revendication 8, comprenant en outre une troisième zone qui comprend au moins un segment lumineux, la dite troisième zone étant accolée à la première zone et à la deuxième zone.
  10. Dispositif lumineux selon l'une des revendications 8 à 9, dans lequel la densité de segments lumineux de la deuxième zone est inférieure à densité de segments lumineux de la première zone.
  11. Dispositif lumineux selon la revendication 10 combinée à la revendication 9, dans lequel la densité de segments lumineux de la troisième zone est inférieure à la densité de segments lumineux de la première zone et est supérieur à la densité de segments lumineux de la deuxième zone.
  12. Dispositif lumineux selon l'une des revendications 1 à 11, dans lequel les segments lumineux de la distribution lumineuse segmentée sont des quadrilatères à angle droit et forment une grille de segments lumineux.
  13. Dispositif lumineux selon l'une des revendications 5 à 12, dans lequel les segments lumineux de la première zone sont aptes à exécuter une fonction de feux de croisement en étant configurés tels que :
    - pour une première rangée qui a la position la plus basse par rapport à l'axe horizontal (XX'), n segments lumineux voisins de la première rangée ont une intensité lumineuse moins importante que celle des autres segments lumineux de la première rangée, un des n segments lumineux étant situé en bordure de la première rangée ;
    - pour une deuxième rangée voisine de la première rangée, n+1 segments lumineux ont une intensité lumineuse moins importante que celle des autres segments lumineux de la deuxième rangée, un des n+1 segments lumineux étant situé en bordure de la deuxième rangée ; et
    - si le dispositif lumineux comprend une troisième rangée voisine de la deuxième rangée, n+2 segments lumineux ont une intensité lumineuse moins importante que celle des autres segments lumineux de la troisième rangée, un des n+2 segments lumineux étant situé en bordure de la troisième rangée ;
    avec n qui est un nombre entier naturel.
  14. Projecteur de lumière de véhicule automobile comportant un dispositif lumineux selon l'une des revendications 1 à 13.
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