EP4500248A1 - Coupleur optique pour un système d'éclairage, notamment pour habitacle de véhicule - Google Patents

Coupleur optique pour un système d'éclairage, notamment pour habitacle de véhicule

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Publication number
EP4500248A1
EP4500248A1 EP23714572.7A EP23714572A EP4500248A1 EP 4500248 A1 EP4500248 A1 EP 4500248A1 EP 23714572 A EP23714572 A EP 23714572A EP 4500248 A1 EP4500248 A1 EP 4500248A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
section
optical coupler
optical
envelope
light
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.)
Pending
Application number
EP23714572.7A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Pierre Louis Tassy
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 EP4500248A1 publication Critical patent/EP4500248A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4204—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/262—Optical details of coupling light into, or out of, or between fibre ends, e.g. special fibre end shapes or associated optical elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Q—ARRANGEMENT OF SIGNALLING OR LIGHTING DEVICES, THE MOUNTING OR SUPPORTING THEREOF OR CIRCUITS THEREFOR, FOR VEHICLES IN GENERAL
    • B60Q3/00—Arrangement of lighting devices for vehicle interiors; Lighting devices specially adapted for vehicle interiors
    • B60Q3/50—Mounting arrangements
    • B60Q3/54—Lighting devices embedded in interior trim, e.g. in roof liners
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Q—ARRANGEMENT OF SIGNALLING OR LIGHTING DEVICES, THE MOUNTING OR SUPPORTING THEREOF OR CIRCUITS THEREFOR, FOR VEHICLES IN GENERAL
    • B60Q3/00—Arrangement of lighting devices for vehicle interiors; Lighting devices specially adapted for vehicle interiors
    • B60Q3/60—Arrangement of lighting devices for vehicle interiors; Lighting devices specially adapted for vehicle interiors characterised by optical aspects
    • B60Q3/62—Arrangement of lighting devices for vehicle interiors; Lighting devices specially adapted for vehicle interiors characterised by optical aspects using light guides
    • B60Q3/64—Arrangement of lighting devices for vehicle interiors; Lighting devices specially adapted for vehicle interiors characterised by optical aspects using light guides for a single lighting device
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/34—Optical coupling means utilising prism or grating

Definitions

  • optical coupler for a lighting system in particular for a vehicle passenger compartment.
  • the technical field of the invention is that of optical coupling.
  • the present invention relates to an optical coupler and an optical lighting system, in particular for a vehicle passenger compartment.
  • the passenger compartment of a vehicle may include several lighting systems and in particular backlighting for functional but also aesthetic purposes, included in the trim panels.
  • Patent EP2145796A2 presents for example an interior trim panel for a motor vehicle provided with a backlit area, the panel comprising a rigid support layer, a coating on the support layer defining a visible face of the panel and a device lighting for illuminating an area of the back of the support layer, the support layer and the covering being adapted to allow the light of the lighting device to pass so that it is visible on the panel.
  • a trim panel can for example present luminous colored patterns chosen by the user or vehicle manufacturer, depending on the nature of the lighting device.
  • Patent US2016229338A1 presents a covering panel comprising a textile covering, a transparent base and a lighting device comprising a light source, of the LED (light-emitting diode) type for example and light guides, the light source being placed in front of the light guide.
  • a lighting device comprising a light source, of the LED (light-emitting diode) type for example and light guides, the light source being placed in front of the light guide.
  • the light guide is illuminated by the light source, colorimetric effects can be obtained thanks to the colors of the wires of the coating which allows the light to pass through.
  • Patent US2014211498A1 presents an interior trim panel for a motor vehicle, which comprises: a support layer, which determines the contour of the interior trim panel, a cover layer, which is applied to a front side of the support layer and a light-emitting layer, which is applied to a rear side of the support layer, in which the support component and the cover layer are transparent.
  • the light emitting layer is a fabric into which a bundle of optical fibers are woven, the optical fibers being stranded in a connector, to which a light source can be connected for example.
  • the bundle of optical fibers makes it possible to guide light waves, visible on the trim panel, the light waves being able to be of any color chosen by the user of the vehicle or the manufacturer.
  • RGB red green blue
  • LED light emitting diode
  • Patent EP0562873B1 presents an optical coupling device with a constant polygonal section used with a high-intensity light source, the polygonal section making it possible to obtain an improved mixture of light and thus uniform illumination for each color at the output of the coupler.
  • the optical coupler can be used to couple the light source to a bundle of optical fibers, via a connector.
  • the transverse section of an optical fiber bundle connector depends on the number and type of stranded fibers and can be smaller than the surface of the light source at the input of a coupler, thus making the use a coupler of constant section, such as that presented in patent EP0562873B1, less efficient due to significant losses in luminous flux, the coupler not being adapted to both the sizes of the light source and the surface of the connector.
  • the invention offers a solution to the problems mentioned above, by making it possible to couple a light source with a greater surface area to the surface of a connector linking a bundle of optical fibers, while minimizing the losses of luminous flux between a light source. and a bundle of optical fibers
  • One aspect of the invention relates to an optical coupler having a longitudinal central axis X, said optical coupler comprising a first, a second and a third parts and in which:
  • said first part comprises an envelope following the shape of an ellipsoid of revolution of axis X, truncated according to a section of plane perpendicular to the longitudinal axis longitudinal axis X, between an entry section and a first intermediate section;
  • said third part comprises an envelope in the shape of a right prism, with a polygonal transverse section of constant area between a second intermediate section and a first outlet section; making the first intermediate section being greater than making the second intermediate section;
  • Said second part being a transition part disposed between the first part and the third part, said second part comprising an envelope having a transverse section which progressively decreases along the longitudinal axis X, said second part comprising:
  • the invention it is possible to receive a light beam through the input section larger than the first output section, which makes it possible to couple a light source of section greater than the section of a connector of a set of optical fibers.
  • the envelope of the first part has a shape allowing it to collect a maximum of light, each light ray arriving towards the envelope of the part with an incident angle allowing its total reflection.
  • the envelope of the second part has a shape allowing the first part and the third part to be connected and is designed so as to minimize the leakage of light rays and therefore the loss of flux.
  • the polygonal shape of the first and third sections makes it possible to break the modes of propagation of rays of different colors and to obtain uniform illumination for each color at the output of the coupler.
  • optical coupler according to one aspect of the invention may have one or more complementary characteristics among the following, considered individually or in all technically possible combinations:
  • said optical coupler comprises a fourth part comprising an envelope of transverse section of constant area, along the longitudinal axis X, between the first output section and a second output section.
  • the fourth part makes it possible to adapt the shape of the second output section in order to emit a light beam towards a light receiver, for example the optical fiber harness connector, the input section of which does not have the same shape as the first output section of the third part of the optical coupler.
  • the section of the envelope of the first part, and/or the section of the envelope of the third part are respectively polygons of order n, n being a natural number between 4 and 10.
  • a section in polygon shape of order n between 4 and 10 makes it possible to better homogenize the propagation of light rays of different colors within the optical coupler and therefore to break the propagation modes of each light ray.
  • the section of the envelope of the second part is a polygon of order n. This characteristic allows a seamless transition at the first connection section and the second connection section.
  • the hexagonal shape of the section of the first part and the third part is the optimal shape for homogenizing the propagation of light rays of different colors in order to obtain uniform illumination for each group of light rays of the same color.
  • Said optical coupler is formed from a transparent optical material such as polycarbonate (PC), polymethyl methacrylate (PMMA), glass or silicone.
  • the envelope of the first part has a first focus and a second focus, the first focus being located outside the optical coupler.
  • Another aspect of the invention relates to an optical lighting system comprising:
  • optical lighting system may have one or more complementary characteristics among the following, considered individually or in all technically possible combinations :
  • the light source is a monochromatic, bichromatic or trichromatic light source.
  • the light source is placed at the conjugate focus of the first focus by the entrance surface.
  • this characteristic allows all the rays entering the coupler via the entry section to be focused at the second focus after their total or partial reflection.
  • the bundle of optical fibers comprises a plurality of optical fibers, each optical fiber of the plurality of optical fibers is formed from polymethyl methacrylate.
  • Polymethyl methacrylate is a advantageous material making it possible to obtain a set of flexible and fine optical fibers which can be woven into a textile included in a trim panel for a vehicle cabin.
  • Another aspect of the invention relates to a trim panel for a vehicle passenger compartment comprising the lighting system according to the invention.
  • FIG.1 is a diagram representing an optical lighting system according to the invention.
  • FIG.2][Fig.2] is a detailed diagram of an optical coupler according to the invention included in an optical lighting system according to the invention.
  • FIG.3 is a diagram representing the respective paths of two light rays coming from a light source towards the first part of the optical coupler according to the invention.
  • FIG.l An optical lighting system 2 according to the invention is shown schematically in [Fig.l],
  • the optical lighting system 2 comprises a light source 21, an optical coupler 22 according to the invention and a bundle of optical fibers 23.
  • FIG.2 represents the optical coupler 22 in detail.
  • the optical coupler 22 has a longitudinal central axis X.
  • the optical coupler 22 comprises a first 221, a second 222 and a third 223 parts
  • the optical coupler 22 may further comprise a fourth part 224.
  • the first part 221 comprises an envelope 221' in the shape of an ellipsoid of revolution of axis X, truncated along a plane section perpendicular to the longitudinal axis X.
  • the envelope 221' of the first part 221 being of ellipsoidal shape of revolution of longitudinal axis 221 has a first focus Fl and a second focus F2.
  • the envelope 221' of the first part 221 is truncated such that the first focus Fl is located outside the first part 221 and outside the optical coupler 22.
  • the envelope 221' of the first part 221 is truncated so that second focus F2 is located outside the first part 221, but inside the optical coupler 22.
  • the envelope 221' of the first part 221 has a regular polygonal transverse section SI.
  • the transverse section area SI of the envelope 221' of the first part increases progressively and continuously along the longitudinal axis X, between an inlet section SE and a first intermediate section SU.
  • the entrance section area SE is less than the area of the first intermediate section SU.
  • the envelope 221' is formed by a continuous succession of increasing polygonal sections.
  • making the inlet section SE completely covers a square surface with an area greater than or equal to 9 mm 2 .
  • the diameter of the circle inscribed in the polygonal entry section SE is greater than or equal to 3mm.
  • the diameter of the circle inscribed in the entry section SE is equal to 4 mm.
  • the diameter of the circle inscribed in the first polygonal intermediate section SU is between 6mm and 10mm.
  • the diameter of the circle inscribed in the first polygonal intermediate section SU is equal to 6.698 mm.
  • the envelope 221' of the first part 221 is delimited at its ends by the inlet section SE and the first intermediate section SU.
  • the input section SE is adapted to receive a beam of light.
  • the envelope 221' of the first part 221 is designed so that the focus Fl is located at a predetermined distance D, along the longitudinal axis X, from the inlet section SE
  • the section SI of the envelope of the first part 221 is a regular convex polygon of order n, the number n being a natural integer preferably between 4 and 10.
  • the order of a polygon is the number of its edges and/or the number of its vertices.
  • the transverse section SI of the envelope of the first part 221 can be a quadrilateral, for example a square, a pentagon, a hexagon, a heptagon, an octagon, a nonagon or a decagon.
  • the transverse section SI of the envelope of the first part 221 is a polygon of order 6 and is therefore a hexagon.
  • the third part 223 comprises an envelope 223' in the form of a right prism whose central axis is the longitudinal axis parallelograms.
  • the envelope 223' of the third part 223 has a continuous constant polygonal transverse section S3 between a second intermediate section SI2 one and a first outlet section SSL
  • the envelope 223' of the third part 223 is formed by a continuous succession of constant polygonal sections.
  • the first output section SS1 is adapted to emit a beam of light.
  • the envelope 223' of the third part 223 is delimited at its ends by the second intermediate section SI2 and the first outlet section SSL
  • the envelope 223' of the third part follows the shape of a right prism, the transverse section S3 of the envelope of the third part 223 is thus polygonal.
  • the transverse section S3 of the envelope 223' of the third part 223 is a polygon of order n, the number n being defined previously.
  • the section S3 of the envelope 223' of the third part 223 can be a quadrilateral, for example a square or a rectangle, a pentagon, a hexagon, a heptagon, an octagon, a nonagon or a decagon.
  • the envelope 223' of the third part 223 has n flat faces.
  • the transverse section S3 of the envelope 223' of the third part 223 is a polygon of order k, k being a natural number different from n. k is preferably between 4 and 10.
  • the section S3 of the envelope of the third part 223 is a polygon of order 6 and is therefore a hexagon.
  • making the first outlet section SS1 polygonal completely covers a circular surface with an area less than or equal to 9 mm 2 .
  • the diameter of the circle inscribed in the first polygonal outlet section SS1 is less than or equal to 3 mm.
  • the diameter of the circle inscribed in the first polygonal outlet section SS1 is equal to 2 mm.
  • the second part 222 is a transition part arranged between the first part 221 and the third part 223.
  • the second part 222 is connected to the first part 221 via a first connection section, the first connection section being the first intermediate section SU.
  • the first intermediate section SU is common to the first part 221 and to the second part 222 of which it forms a first end section.
  • the second part 222 is connected to the third part 233 via a second connection section, the second connection section being the second intermediate section SI2.
  • the second intermediate section SI2 is common to the second part 222 of which it forms a second end section and to the third part 223.
  • the second part 222 is delimited at its ends by the first intermediate section SU and the second intermediate section SI2.
  • the second part 222 comprises an envelope 222' of section S2 of decreasing area along the longitudinal axis X, the section S2 of the envelope 222' of the second part 222 decreasing continuously.
  • the transverse section S2 of the envelope 222' of the second part 222 is preferably a polygon of order n' and envelope 222' of the second part 222 is formed by a continuous succession of increasing polygonal sections.
  • the fourth part 224 comprises an envelope 224' of constant transverse section S4 continuous along the longitudinal axis SS 1, which forms a first end section of the fourth part 224, and a second output section SS2, which forms a second end section of the fourth part 224, adapted to emit a beam of light.
  • the first outlet section SS1 is common to the third part 223 and to the fourth part 224.
  • the second outlet section SS2 is circular.
  • the diameter of the second outlet section SS2 is less than 3 mm, and is for example between 2 mm and 3 mm.
  • making the first output section SS1 and making the second output section SS2 are identical.
  • making the input section SE is greater than making the second output section SS2.
  • the optical coupler 22 does not present any discontinuity between the first part 221 and the second part 222.
  • the optical coupler 22 has no discontinuity between the second part 222 and the third part 223.
  • the optical coupler 22 does not present any discontinuity between the third part 223 and the fourth part 224.
  • the optical coupler 22 can be formed from at least one material, the material can be a transparent optical material such as PC (polycarbonate), PMMA (polymethyl methacrylate), for example extruded PMMA, glass or silicone, or any other transparent optical material.
  • PC polycarbonate
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • the optical coupler 22 can be made of a reflective metal for example.
  • the optical coupler 22 is formed of a transparent optical material
  • said optical coupler 22 is preferably of full configuration, so it does not exhibit extrusion.
  • the optical coupler 22 is formed of a reflective metal
  • the optical coupler 22 is of hollow configuration.
  • the material forming the optical coupler 22 has an index n c , the index n c being able to vary depending on the wavelength.
  • the input section SE is a diopter.
  • the first output section SS1 is a diopter.
  • the second output section SS2 is a diopter.
  • the total length of the optical coupler 22 along the longitudinal axis X is for example equal to 25mm.
  • the length of the first part 221, the second part 222 and the third part 223, along the longitudinal axis X, are equal.
  • the length of the fourth part 224 is much less than the length of the first part 221, the second part 222 and the third part 223.
  • the optical coupler 22 can receive a light beam, via the input section SE, emitted by the light source 21.
  • a light beam is a set of light rays coming from the same light source.
  • the set of rays propagates preferably in all directions of the solid angle equal to 2ir steradians.
  • the light source 21 can be monochromatic or polychromatic.
  • a monochromatic light source 21 emits a light beam having a single wavelength.
  • the polychromatic light source 21 can emit a light beam whose electromagnetic spectrum is extended over the visible range, the light source 21 being able to be for example a white source.
  • the polychromatic light source 21 may in particular be a trichromatic light source emitting a light beam resulting from a superposition of three light beams having respectively three wavelengths, each wavelength corresponding to a different primary color; the intensity of each light beam may be different.
  • the three primary colors are red, green and blue.
  • the light source 21 can be a laser.
  • the light source 21 comprises at least one LED (light-emitting diode), called LED (light-emitting diode) in English, monochromatic.
  • a monochromatic LED produces a monochromatic light beam.
  • the monochromatic light beam can be red, green or blue in color for example.
  • the intensity of the light radiation emitted by each monochromatic LED can be modified.
  • the light source 21 preferably comprises an RGB (red green blue) LED, called an RGB (red green blue) LED in English.
  • RGB LED is a box made up of three monochromatic LEDs, the three LEDs emitting monochromatic light beams, respectively Red, Green and Blue. The case may be clear..
  • the RGB LED when the housing is clear, the RGB LED simultaneously emits three rays of light, respectively red, green and blue in distinct manner.
  • the RGB LED when the housing is diffusing, the RGB LED emits a light beam whose color corresponds to the synthesis of the three colors: red, green and blue.
  • the light source 21 is placed in the plane perpendicular to the longitudinal axis
  • the conjugate focus F'1 is located on the longitudinal axis X.
  • the light source 21 is placed on the conjugate focus F'1 so that the image of the light source 21, by the surface
  • the entrance is located at the first focus FL
  • the conjugate focus F'1 is located at a distance D' from the entry section SE. Descartes' law of conjugation makes it possible to find the conjugate focus F'1.
  • the light source 21 is centered on the longitudinal axis X.
  • the light source 21 is located at a distance D' from the input section SE.
  • the distance D is chosen so that the distance D' is preferably greater than or equal to 0.5 mm.
  • the distance D' can be equal to 1mm.
  • a distance D' greater than or equal to 0.5 mm makes it possible to limit the risk of damage to the input section SE by the increase in heat caused by reception of the light beam emitted by the light source 23.
  • a greater distance D' or equal to 0.5 mm also makes it possible to obtain a spacing tolerance between the light source 21 and the input section SE, so that the light source 21 is never attached to the optical coupler 22.
  • the light source 21 emits a monochromatic or polychromatic light beam towards the entrance section SE
  • the light rays of the light beam entering the entrance section SE are totally reflected by the envelope 221 'of the first part 221 and are partially reflected by the envelope of the second part 222 according to their respective angle of incidence and the index of the material of the optical coupler 22.
  • n air and 0 denote the angle of incidence of a light ray of a light beam emitted by the light source 21.
  • the ellipsoidal shape of the envelope of the first part 221 is designed such that each light ray incident towards the envelope of the first part 221 is reflected completely towards the focus F2.
  • each light ray incident towards the envelope of the first part 221 has an angle of incidence respecting the following condition:
  • the envelope 222' of the second part 222 is designed to minimize the leakage of the light rays incidents towards the envelope 222' of the second part 222, in order to minimize losses in brightness and intensity of the light rays.
  • each light ray reflected totally or partially by the envelope 221' of the first part 221 or the envelope 222' of the second part 222 is focused at the focus F2 , included in the third part 223.
  • FIG.3 represents the path of two light rays emitted by the light source 21 and being reflected by the envelope 221' of the first part 221 towards the focus F2.
  • the light source 21 is an RGB LED emitting a light beam comprising red light rays, green light rays and blue light rays towards the input surface SE, all the light rays reflected are focused at the focus F2 then propagate respectively in the third part 223 by reflecting on the n flat faces of the envelope 223' of the third part 223.
  • the section 23 of polygonal shape of the third part 223 makes it possible to break the modes of propagation of each red light ray, each green light ray and each blue light ray due to the multiple reflections on each of the n faces of the third part 223, and to obtain a uniform distribution of the light intensity and a mixture of homogeneous and optimal colors at the output of the third part 223, at the level of the third inter-section medial SI3.
  • the fourth part 224 makes it possible to conduct light rays of uniform intensity and homogeneous color from the third intermediate section to the fiber optic bundle 23.
  • the bundle of optical fibers 23 (known as Bundle in English), 23 comprises a connector 231 and at least one optical fiber 232, preferably a plurality of optical fibers, the plurality of optical fibers being stranded in the connector 213. preferably, the optical fibers of the plurality of optical fibers are identical.
  • the connector 231 may have a circular transverse section.
  • the bundle of optical fibers 23 is of linear configuration.
  • all the optical fibers of the plurality of optical fibers are parallel and included in the same plane.
  • the connector 213 has a transverse diameter equal to the diameter of the second output section SS2 of the fourth part 224 of the optical coupler 22.
  • Each optical fiber 232 of the optical fiber bundle 23 is multimode.
  • Each optical fiber 232 of the optical fiber bundle 23 preferably has an external diameter equal to, for example, 0.5 mm or 0.25 mm.
  • optical fibers of the bundle of optical fibers 23 are woven directly into a decorative fabric, it is preferable to use optical fibers of respective diameter equal to 0.25 mm, this allows a better weaving finesse and finer patterns.
  • optical fibers of the bundle of optical fibers 23 are woven in a technical fabric, covered with a decorative material, it is preferable to use optical fibers of respective diameter of 0.5mm.
  • Each optical fiber 232 of the bundle of optical fibers 23 is preferably formed for example from glass or preferably from plastic, for example PMMA (Poly methyl methacrylate).
  • each optical fiber 232 of the optical fiber bundle 23 does not include a sheath.
  • each optical fiber 232 of the optical fiber bundle 23 comprises a fluoropolymer sheath and a PMMA core.
  • Each optical fiber 232 of the optical fiber bundle 23 is adapted to conduct light rays.
  • the connector 231 is glued to the optical coupler 22 via the SS output section, using a transparent optical quality glue of the OCA type for "Optical Clear Adhesive" according to English terminology.
  • the connector 231 is located at a distance D c from the second output section SS2 of the fourth part of the optical coupler 22.
  • the optical lighting system 2 can be included in a trim panel for a vehicle passenger compartment.
  • the coupler 22 comprises the fourth part, the efficiency being defined as the ratio between the value of the flux (in Lumen) of light; at the second output section SS2, for the assembly ⁇ light source 21 + optical coupler 22 ⁇ , and the value of the flux (in lumen, denoted Lm) of light emitted by the light source 21.
  • the light source 21 is an RGB LED.
  • Efficiency is measured for optical coupler 22 formed from PC and for optical coupler 22 formed from PMMA.
  • the chosen LED emits a light beam whose flux is equal to 4.39 Lm.
  • the luminous flux at the output of the assembly ⁇ LED + optical coupler 22 ⁇ , with the optical coupler 22 formed from PC makes it possible to obtain greater efficiency compared to the assembly ⁇ LED + coupler optical 22 ⁇ with the optical coupler 22 formed from PMMA.
  • the efficiency is better when the coupler is formed of PC because the refractive index of the PC is greater than the refractive index of PMMA.

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Abstract

Coupleur optique pour un système d'éclairage, notamment pour habitacle de véhicule Un aspect de l'invention concerne un coupleur optique (22) présentant un axe central longitudinal X, ledit coupleur optique (22) comprenant une première (221), une deuxième (222) et une troisième (223) parties et dans lequel : • ladite première partie (221) comporte une enveloppe (221') suivant une forme d'ellipsoïde de révolution d'axe X, tronquée selon une section de plan perpendiculaire à l'axe longitudinal X, de section transverse (S1) polygonale, l'aire de ladite section transverse (S1) augmentant progressivement le long de l'axe longitudinal X, entre une section d'entrée (SE) et une première section intermédiaire (SI1); • ladite troisième partie (223) comporte une enveloppe (222') suivant une forme de prisme droit, de section transverse (S3) polygonale d'aire constante entre une deuxième section intermédiaire (SI2) et une première section de sortie (SS1) l'aire de la première section intermédiaire (SI1) étant supérieure à l'aire de la deuxième section intermédiaire (SI2), • Ladite deuxième partie (222) étant une partie de transition disposée entre la première partie (221) et la troisième partie (223), ladite deuxième partie (222) comprenant une enveloppe (222') ayant une section transverse (S2) dont l'aire diminue progressivement le long de l'axe longitudinal X, ladite deuxième partie (222) comprenant : • une première section de raccordement à la première partie (221), la première section de raccordement étant la première section intermédiaire (SI1), • une deuxième section de raccordement à la deuxième partie (222), la deuxième section de raccordement étant la deuxième section intermédiaire (SI2).

Description

Description
Titre de l'invention : coupleur optique pour un système d'éclairage, notamment pour habitacle de véhicule.
DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTION
[0001] Le domaine technique de l’invention est celui du couplage optique.
[0002] La présente invention concerne un coupleur optique et un système d'éclairage optique, notamment pour un habitacle de véhicule.
ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L’INVENTION
[0003] L'habitacle d'un véhicule peut comprendre plusieurs systèmes d'éclairage et notamment de rétroéclairage à des fins fonctionnelles mais également esthétiques, compris dans des panneaux d'habillages.
[0004] Le brevet EP2145796A2 présente par exemple un panneau d'habillage intérieur pour véhicule automobile pourvu d'une zone rétroéclairée, le panneau comprenant une couche de support rigide, un revêtement sur la couche de support définissant une face visible du panneau et un dispositif d'éclairage permettant d'éclairer une zone de l'envers de la couche de support, la couche de support et le revêtement étant adaptés pour laisser passer la lumière du dispositif d'éclairage afin qu'elle soit visible sur le panneau.
[0005] Un panneau d'habillage peut par exemple présenter des motifs colorés lumineux choisis par l'utilisateur ou constructeur du véhicule, selon la nature du dispositif d'éclairage.
[0006] Le brevet US2016229338A1 présente un panneau d'habillage comprenant un revêtement textile, une base transparente et un dispositif d'éclairage comprenant une source lumineuse, de type DEL (diode électroluminescente) par exemple et des guides de lumières, la source lumineuse étant disposée devant le guide de lumière. Lorsque le guide de lumière est éclairé par la source lumineuse, des effets colorimétriques peuvent être obtenus grâce aux couleurs des fils du revêtement qui laisse passer la lumière.
[0007] Le brevet US2014211498A1 présente un panneau d'habillage intérieur pour un véhicule à moteur, qui comprend : une couche de support, qui détermine le contour du panneau d'habillage intérieur, une couche de couverture, qui est appliquée sur un côté avant de la couche de support et une couche émettrice de lumière, qui est appliquée sur un côté arrière de la couche de support, dans lequel le composant de support et la couche de couverture sont transparents. La couche émettrice de lumière est un tissu dans lequel sont tissées un faisceau de fibres optiques, les fibres optiques étant toronnées dans un connecteur, auquel on peut connecter une source lumineuse par exemple. Le faisceau de fibres optiques permet de guider des ondes lumineuses, visibles sur le panneau d'habillage, les ondes lumineuses pouvant être de couleur quelconque choisie par l'utilisateur du véhicule ou le constructeur.
[0008] Cependant, lorsqu'une source lumineuse de type DEL (diode électroluminescente) RVB (rouge vert bleu) par exemple est utilisée, il est parfois difficile d'obtenir un éclairement uniforme pour chaque couleur à l'entrée de chaque fibre optique, ce qui résulte en un flux lumineux non uniforme et une distribution non homogène des couleurs dans chaque fibre optique.
[0009] Le brevet EP0562873B1 présente un dispositif de couplage optique à section polygonale constante utilisé avec une source lumineuse à haute intensité, la section polygonale permettant d'obtenir un mélange de lumière amélioré et ainsi un éclairement uniforme pour chaque couleur en sortie du coupleur. Le coupleur optique peut être utilisé pour coupler la source lumineuse à un faisceau de fibres optiques, via un connecteur .
[0010] Or, la section transverse d'un connecteur de faisceau de fibres optiques dépend du nombre et du type de fibres toronnées et peut être plus petite que la surface de la source lumineuse en entrée d'un coupleur, rendant ainsi l'utilisation d'un coupleur de section constante, comme celui présenté dans le brevet EP0562873B1 moins efficace à cause des pertes importantes de flux lumineux, le coupleur n'étant pas adapté à la fois aux tailles de la source lumineuse et de la surface du connecteur.
[0011] Ainsi, il existe un besoin de transmettre un faisceau lumineux, notamment coloré émis par une source lumineuse, vers un faisceau de fibres optiques, via un connecteur de section inférieure à la surface de la source lumineuse, tout en minimisant les pertes de flux lumineux et en ayant un éclairement homogène pour chaque couleur, en entrée du connecteur.
Résumé de l’invention
[0012] L’invention offre une solution aux problèmes évoqués précédemment, en permettant de coupler une source lumineuse de surface supérieure à la surface d'un connecteur liant un faisceau de fibres optiques, tout en minimisant les pertes de flux lumineux entre une source lumineuse et un faisceau de fibres optiques
[0013] Un aspect de l’invention concerne un coupleur optique présentant un axe central longitudinal X, ledit coupleur optique comprenant une première, une deuxième et une troisième parties et dans lequel :
• ladite première partie comporte une enveloppe suivant une forme d'ellipsoïde de révolution d'axe X, tronquée selon une section de plan perpendiculaire à l'axe longitudinal X, de section transverse polygonale, faire de ladite section augmentant progressivement le long de l'axe longitudinal X, entre une section d'entrée et une première section intermédiaire; • ladite troisième partie comporte une enveloppe suivant une forme de prisme droit, de section transverse polygonale d'aire constante entre une deuxième section intermédiaire et une première section de sortie; faire de la première section intermédiaire étant supérieure à faire de la deuxième section intermédiaire;
• Ladite deuxième partie étant une partie de transition disposée entre la première partie et la troisième partie, ladite deuxième partie comprenant une enveloppe ayant une section transverse dont faire diminue progressivement le long de l'axe longitudinal X, ladite deuxième partie comprenant :
• une première section de raccordement à la première partie , la première section de raccordement étant la première section intermédiaire,
• une deuxième section de raccordement à la deuxième partie, la deuxième section de raccordement étant la deuxième section intermédiaire .
[0014] Grâce à l’invention, il est possible de recevoir un faisceau lumineux par la section d'entrée plus grande que la première section de sortie, ce qui permet de coupler une source lumineuse de section supérieure à la section d'un connecteur d'un ensemble de fibres optiques. L'enveloppe de la première partie a une forme permettant de collecter un maximum de lumière, chaque rayon lumineux arrivant vers l'enveloppe de la partie avec a un angle incident permettant sa réflexion totale. L'enveloppe de la deuxième partie a une forme permettant de relier la première partie et la troisième partie et est conçue de manière à minimiser les fuites de rayons lumineux et donc la perte de flux. La forme polygonale de la première et troisième sections permettent de casser les modes de propagations des rayons de couleurs différentes et d'obtenir une un éclairement uniforme pour chaque couleur en sortie du coupleur.
[0015] Outre les caractéristiques qui viennent d’être évoquées dans le paragraphe précédent, le coupleur optique selon un aspect de l’invention peut présenter une ou plusieurs caractéristiques complémentaires parmi les suivantes, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles :
• ledit coupleur optique a une configuration pleine;
• ledit coupleur optique comprend une quatrième partie comportant une enveloppe de section transverse d'aire constante, le long de l'axe longitudinal X, entre la première section de sortie et une deuxième section de sortie. Avantageusement, la quatrième partie permet d'adapter la forme de la deuxième section de sortie afin d'émettre un faisceau lumineux vers un récepteur de lumière, par exemple le connecteur de faisceau fibres optiques, dont la section d'entrée n'a pas la même forme que la première section de sortie de la troisième partie du coupleur optique.
• la section de l'enveloppe de la première partie, et/ou la section de l'enveloppe de la troisième partie sont respectivement des polygones d'ordre n, n étant un entier naturel compris entre 4 et 10. Avantageusement, une section en forme de polygone d'ordre n compris entre 4 et 10 permet de mieux homogénéiser la propagation de rayons lumineux de couleurs différentes au sein du coupleur optique et donc de casser les modes de propagations de chaque rayon lumineux.
• la section de l'enveloppe de la deuxième partie est un polygone d'ordre n. Cette caractéristique permet une transition sans discontinuité au niveau de la première section de raccordement et de la deuxième section de raccordement.
• n est égal à 6. Avantageusement, la forme hexagonale de la section de la première partie et de la troisième partie est la forme optimale pour d'homogénéiser la propagation de rayons lumineux de couleurs différentes afin d'obtenir un éclairement uniforme pour chaque groupe de rayons lumineux de même couleur.
• Ledit coupleur optique est formé à partir d’un matériau optique transparent de type polycarbonate (PC), Polyméthacrylate de méthyle (PMMA), verre ou silicone.
• l'enveloppe de la première partie présente un premier foyer et un deuxième foyer, le premier foyer étant situé à l'extérieur du coupleur optique.
[0016] Un autre aspect de l’invention concerne un système d'éclairage optique comportant :
• Une source lumineuse;
• Un coupleur optique selon l'invention
• Un faisceau de fibres optiques ;
[0017] Outre les caractéristiques qui viennent d’être évoquées dans le paragraphe précédent, le système d'éclairage optique selon un aspect de l’invention peut présenter une ou plusieurs caractéristiques complémentaires parmi les suivantes, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles :
• la source lumineuse est une source de lumière monochromatique, bi- chromatique ou trichromatique.
• la source lumineuse est placée au foyer conjugué du premier foyer par la surface d'entrée. Avantageusement, cette caractéristique permet à tous les rayons entrants dans le coupleur via la section d'entrée, d'être focalisé au deuxième foyer après leurs réflexion totale ou partielle .
• le faisceau de fibres optiques comprend une pluralité de fibres optiques, chaque fibre optique de la pluralité de fibres optiques est formée à partir de Polyméthacrylate de méthyle. Le Polyméthacrylate de méthyle est un matériau avantageux permettant d'obtenir un ensemble de fibres optiques souples et fines pouvant être tissées dans un textile compris dans un panneau d'habillage pour habitacle de véhicule.
[0018] Un autre aspect de l’invention concerne un panneau d'habillage pour habitacle de véhicule comprenant le système d'éclairage selon l'invention.
[0019] L’invention et ses différentes applications seront mieux comprises à la lecture de la description qui suit et à l’examen des figures qui l’accompagnent.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
[0020] Les figures sont présentées à titre indicatif et nullement limitatif de l’invention.
[0021] Sauf précision contraire, un même élément apparaissant sur des figures différentes présente une référence unique.
[0022] La [Fig.1] [Fig.1] est un schéma représentant un système d'éclairage optique selon l'invention.
[0023] La [Fig.2][Fig.2] est un schéma détaillé d'un coupleur optique selon l'invention compris dans un système d'éclairage optique selon l'invention.
[0024] La [Fig.3] [Fig.3] est un schéma représentant les trajets respectifs de deux rayons lumineux issus d'une source lumineuse vers la première partie du coupleur optique selon l'invention.
DESCRIPTION DETAILLEE
[0025] Un système d'éclairage optique 2 selon l'invention est représenté schématiquement à la [Fig.l],
[0026] Le système d'éclairage optique 2 comprend une source lumineuse 21, un coupleur optique 22 selon l'invention et un faisceau de fibres optiques 23.
[0027] La [Fig.2] représente en détail le coupleur optique 22.
[0028] Le coupleur optique 22 présente un axe central longitudinal X.
[0029] Le coupleur optique 22 comprend une première 221, une deuxième 222 et une troisième 223 parties
[0030] Le coupleur optique 22 peut comprendre en outre une quatrième 224 partie.
[0031] La première partie 221 comprend une enveloppe 221' suivant une forme d'ellipsoïde de révolution d'axe X, tronquée selon une section de plan perpendiculaire à l'axe longitudinal X.
[0032] L'enveloppe 221' de la première partie 221 étant de forme ellipsoïdale de révolution d'axe longitudinal X, celle-ci est définie par deux foyers situés sur l'axe longitudinal X : l'enveloppe 221' de la première partie 221 présente un premier foyer Fl et un deuxième foyer F2. L'enveloppe 221' de la première partie 221 est tronquée telle que le premier foyer Fl se situe à l'extérieur de la première partie 221 et à l'extérieur du coupleur optique 22 . L'enveloppe 221' de la première partie 221 est tronquée de sorte que deuxième foyer F2 se situe à l'extérieur de la première partie 221, mais à l'intérieur du coupleur optique 22 .
[0033] L'enveloppe 221' de la première partie 221 a une section transverse SI polygonale régulière. L'aire section transverse SI de l'enveloppe 221' de la première partie augmente progressivement et de manière continue le long de l'axe longitudinal X, entre une section d'entrée SE et une première section intermédiaire SU. L'aire section d'entrée SE est inférieure à la faire de la première section intermédiaire SU. En d’autres termes, l’enveloppe 221’ est formée par une succession continue de sections polygonales croissantes.
[0034] De préférence, faire de la section d'entrée SE recouvre entièrement une surface carrée d'aire supérieure ou égale 9 mm2.
[0035] Par exemple, faire de la section d'entrée SE polygonale recouvre entièrement une surface carrée d'aire égale 16 mm2.
[0036] Par exemple, le diamètre du cercle inscrit dans la section d'entrée SE polygonale est supérieur ou égal à 3mm.
[0037] Par exemple, le diamètre du cercle inscrit dans la section d'entrée SE est égal à 4 mm.
[0038] Par exemple, le diamètre du cercle inscrit dans la première section intermédiaire SU polygonale est compris entre 6mm et 10mm.
[0039] De préférence, le diamètre du cercle inscrit dans la première section intermédiaire SU polygonale est égal 6,698 mm.
[0040] Ainsi, l'enveloppe 221' de la première partie 221 est délimitée à ses extrémités par la section d'entrée SE et la première section intermédiaire SU.
[0041] La section d'entrée SE est adaptée pour recevoir un faisceau de lumière.
[0042] De préférence, l'enveloppe 221' de la première partie 221 est conçue de sorte que le foyer Fl se situe à une distance D, selon l'axe longitudinal X, prédéterminée de la section d'entrée SE
[0043] La section SI de l'enveloppe de la première partie 221 est un polygone convexe régulier d'ordre n, le nombre n étant un entier naturel compris de préférence entre 4 et 10. L'ordre d'un polygone est le nombre de ses arrêtes et/ou le nombre de ses sommets.
[0044] Ainsi, la section transverse SI de l'enveloppe de la première partie 221 peut être un quadrilatère, par exemple un carré, un pentagone, un hexagone, un heptagone, un octogone, un nonagone ou un décagone.
[0045] De préférence, la section transverse SI de l'enveloppe de la première partie 221 est un polygone d'ordre 6 et est donc un hexagone.
[0046] La troisième partie 223 comporte une enveloppe 223' suivant une forme de prisme droit dont l'axe central est l'axe longitudinal X. Un prisme droit est un solide géométrique délimité par deux polygones, les deux polygones étant reliées entre eux par des parallélogrammes. [0047] L'enveloppe 223' de la troisième partie 223 a une section transverse S3 polygonale constante continue entre une deuxième section intermédiaire SI2 une et une première section de sortie SSL Ainsi, l’enveloppe 223’ de la troisième partie 223 est formée par une succession continue de sections polygonales constantes.
[0048] Selon un premier mode de réalisation, la première section de sortie SS1 est adaptée pour émettre un faisceau de lumière.
[0049] Ainsi, l'enveloppe 223' de la troisième partie 223 est délimitée à ses extrémités par la deuxième section intermédiaire SI2 et la première section de sortie SSL
[0050] L'enveloppe 223' de la troisième partie suivant une forme de prisme droit, la section transverse S3 de l'enveloppe de la troisième partie 223 est ainsi polygonale.
[0051] Selon un mode de réalisation préféré, la section transverse S3 de l'enveloppe 223' de la troisième partie 223 est un polygone d'ordre n, le nombre n étant défini précédemment. Ainsi, la section S3 de l'enveloppe 223' de la troisième partie 223 peut être un quadrilatère, par exemple un carré ou un rectangle, un pentagone, un hexagone, un heptagone, un octogone, un nonagone ou un décagone. Ainsi, l'enveloppe 223' de la troisième partie 223 comporte n faces planes.
[0052] Selon un mode de réalisation, la section transverse S3 de l'enveloppe 223' de la troisième partie 223 est un polygone d'ordre k, k étant un entier naturel différent de n. k est de préférence compris entre 4 et 10.
[0053] De préférence, la section S3 de l'enveloppe de la troisième partie 223 est un polygone d'ordre 6 et est donc un hexagone.
[0054] De préférence, faire de la première section de sortie SS1 polygonale recouvre entièrement une surface circulaire d'aire inférieure ou égale 9 mm2.
[0055] De préférence, le diamètre du cercle inscrit dans la première section de sortie SS1 polygonale est inférieur ou égal à 3mm.
[0056] Par exemple, le diamètre du cercle inscrit dans la première section de sortie SS1 polygonale est égal à 2 mm.
[0057] La deuxième partie 222 est une partie de transition disposée entre la première partie 221 et la troisième partie 223 .
[0058] La deuxième partie 222 est raccordée à la première partie 221 via la une première section de raccordement, la première section de raccordement étant la première section intermédiaire SU. Ainsi, la première section intermédiaire SU est commune à la première partie 221 et à la deuxième partie 222 dont elle forme une première section d’extrémité.
[0059] La deuxième partie 222 est raccordée à la troisième partie 233 via une deuxième section de raccordement, la deuxième section de raccordement étant la deuxième section intermédiaire SI2. Ainsi, la deuxième section intermédiaire SI2 est commune à la deuxième partie 222 dont elle forme une seconde section d’extrémité et à la troisième partie 223.
[0060] Ainsi la deuxième partie 222 est délimitée à ses extrémités par la première section intermédiaire SU et la deuxième section intermédiaire SI2 .
[0061] La deuxième partie 222 comporte une enveloppe 222' de section S2 d'aire décroissante le long de l'axe longitudinal X, la section S2 de l'enveloppe 222' de la deuxième partie 222 décroissant de manière continue.
[0062] Selon le mode de réalisation dans lequel l'entier naturel n est égal à l'entier naturel k, la section transverse S2 de l'enveloppe 222' de la deuxième partie 222 est de préférence un polygone d'ordre n l’et enveloppe 222’ de la deuxième partie 222 est formée par une succession continue de sections polygonales croissantes.
[0063] Selon un mode de réalisation dans lequel le coupleur optique 22 comprend la quatrième partie 224, la quatrième partie 224 comporte une enveloppe 224' de section transverse S4 constante continue le long de l'axe longitudinal X, entre la première section de sortie SS 1, qui forme une première section d’extrémité de la quatrième partie 224, et une deuxième section de sortie SS2 ,qui forme une deuxième d’extrémité de la quatrième partie 224, adaptée pour émettre un faisceau de lumière.
[0064] Ainsi, la première section de sortie SS1 est commune à la troisième partie 223 et à la quatrième partie 224. De préférence, la deuxième section de sortie SS2 est circulaire. De préférence, le diamètre de la deuxième section de sortie SS2 est inférieur à 3 mm, et est par exemple compris entre 2mm et 3 mm. De préférence, faire de la première section de sortie SS1 et faire de la deuxième section SS2 de sortie sont identiques.
[0065] Ainsi, faire de la section d'entrée SE est supérieure à faire de la première section de sortie SSL
[0066] Ainsi, faire de la section d'entrée SE est supérieure à faire de la deuxième section de sortie SS2.
[0067] Le coupleur optique 22 ne présente pas de discontinuité entre la première partie 221 et la deuxième partie 222.
[0068] Le coupleur optique 22 ne présente pas de discontinuité entre la deuxième partie 222 et la troisième partie 223 .
[0069] Le coupleur optique 22 ne présente pas de discontinuité entre la troisième partie 223 et la quatrième partie 224.
[0070] Le coupleur optique 22 peut être formé à partir d'au moins un matériau, le matériau peut être un matériau optique transparent tel que du PC (polycarbonate) , du PMMA (Polyméthacrylate de méthyle), par exemple du PMMA extrudé, du verre ou du silicone, ou tout autre matériau optique transparent.
[0071] Le coupleur optique 22 peut être formé d'un métal réfléchissant par exemple.
[0072] Selon un mode de réalisation préférentiel dans lequel le coupleur optique 22 est formé d'un matériau optique transparent, ledit coupleur optique 22 est de préférence de configuration pleine, ainsi il ne présente pas d'extrusion.
[0073] Selon un mode de réalisation dans lequel le coupleur optique 22 est formé d'un métal réfléchissant, le coupleur optique 22 est de configuration creuse.
[0074] Le matériau formant le coupleur optique 22 a un indice nc , l'indice ncpouvant varier selon la longueur d'onde.
[0075] Lorsque le coupleur optique 22 est formé à partir du PMMA, l'indice du coupleur optique 22 peut valoir nc= 1.49 .
[0076] Lorsque le coupleur optique 22 est formé à partir du PC, l'indice du coupleur optique 22 peut valoir nc= 1.586 .
[0077] Lorsque le coupleur optique 22 est formé à partir du verre, l'indice du coupleur optique 22 peut valoir nc= 1.5 .
[0078] Ainsi, La section d'entrée SE est un dioptre.
[0079] Selon un premier mode de réalisation selon lequel le coupleur optique 22 comprend trois parties, la première section de sortie SS1 est un dioptre.
[0080] Selon un deuxième mode de réalisation selon lequel le coupleur optique 22 comprend la quatrième partie 224, la deuxième section de sortie SS2 est un dioptre.
[0081] La longueur totale du coupleur optique 22 selon l'axe longitudinal X est par exemple égale à 25mm. De préférence, la longueur de la première partie 221 , de la deuxième partie 222 et de la troisième partie 223, selon l'axe longitudinal X, sont égales. De préférence, la longueur de la quatrième partie 224 est très inférieure à la longueur de la première partie 221 , la deuxième partie 222 et la troisième partie 223.
[0082] Le coupleur optique 22 peut recevoir un faisceau lumineux, via la section d'entrée SE , émis par la source lumineuse 21.
[0083] Un faisceau lumineux est un ensemble de rayons lumineux provenant d'une même source lumineuse. L'ensemble de rayons se propage de préférence dans toutes les directions de l'angle solide égal à 2ir stéradians.
[0084] Selon un mode de réalisation, la source lumineuse 21 peut être monochromatique ou polychromatique.
[0085] Une source lumineuse 21 monochromatique émet un faisceau lumineux ayant une seule longueur d'onde.
[0086] La source lumineuse 21 polychromatique peut émettre un faisceau lumineux dont le spectre électromagnétique est étendu sur le domaine du visible, la source lumineuse 21 pouvant être par exemple une source blanche.
[0087] La source lumineuse 21 polychromatique peut être en particulier une source de lumière trichromatique émettant un faisceau lumineux résultant d'une superposition de trois faisceaux lumineux ayant respectivement trois longueurs d'ondes, chaque longueur d'onde correspondant à une couleur primaire différente; l'intensité de chaque faisceau lumineux pouvant être différente . Les trois couleurs primaires sont le rouge, le vert et le bleu.
[0088] Selon un mode de réalisation la source lumineuse 21 peut être un laser.
[0089] Selon un mode de réalisation, la source lumineuse 21 comporte au moins une DEL (diode électroluminescente), appelée LED (light-emitting diode) en anglais, monochromatique. Une DEL monochromatique produit un faisceau lumineux monochromatique. Le faisceau lumineux monochromatique peut être de couleur rouge, verte ou bleue par exemple. L'intensité du rayonnement lumineux émis par chaque DEL monochromatique peut être modifiée.
[0090] Selon un mode de réalisation, la source lumineuse 21 comporte de préférence une DEL RVB (rouge vert bleu), appelée LED RGB (red green blue) en anglais. Une DEL RVB est un boitier composé de trois DEL monochromatiques, les trois DEL émettant respectivement des faisceaux lumineux monochromatiques, respectivement de couleur Rouge, Verte et Bleue. Le boitier peut être clair..
[0091] Selon le mode de réalisation précédent, lorsque le boitier est clair, la DEL RVB émet simultanément trois rayonnements lumineux, respectivement de couleur rouge, vert et bleu de manière distincte.
[0092] Selon le mode de réalisation précédent, lorsque le boitier est diffusant, la DEL RVB émet un faisceau lumineux dont la couleur correspond à la synthèse des trois couleurs : rouge, vert et bleu.
[0093] Selon un mode de réalisation, la source lumineuse 21 est placée dans le plan perpendiculaire à l'axe longitudinal X et comprenant le foyer conjugué F'1 du premier foyer Fl par la section d'entrée SE. Le foyer conjugué F'1 est situé sur l'axe longitudinal X. En d'autres termes, la source lumineuse 21 est placé sur le foyer conjugué F'1 de sorte que l'image de la source lumineuse 21, par la surface d'entrée est située au premier foyer FL Le foyer conjugué F'1 est situé à une distance D' de la section d'entrée SE. La loi de conjugaison de Descartes permet de trouver le foyer conjugué F'1.
[0094] De préférence, la source lumineuse 21 est centrée sur l'axe longitudinal X .
[0095] Ainsi, selon le mode de réalisation précédent, la source lumineuse 21 est située à une distance D' de la section d'entrée SE .
[0096] Selon le mode de réalisation précédent, la distance D est choisie de sorte que la distance D' est, de préférence, supérieure ou égale à 0.5 mm. Par exemple, la distance D' peut être égale à 1mm. Une distance D' supérieure ou égale à 0.5 mm permet de limiter le risque d'endommagement de la section d'entrée SE par l'augmentation de chaleur causée par la réception du faisceau lumineux émis par la source lumineuse 23. Une distance D' supérieure ou égale à 0.5 mm permet également d'obtenir une tolérance d'espacement entre la source lumineuse 21 et la section d'entrée SE, afin que la source lumineuse 21 ne soit jamais accolée au coupleur optique 22 .
[0097] Selon le mode de réalisation précédent, selon lequel la source lumineuse 21 émet un faisceau lumineux monochromatique ou polychromatique vers la section d'entrée SE, les rayons lumineux du faisceau lumineux entrant dans la section d'entrée SE sont réfléchis totalement par l'enveloppe 221' de la première partie 221 et sont réfléchis partiellement par l'enveloppe de la deuxième partie 222 selon leur angle d'incidence respectif et l'indice du matériau du coupleur optique 22.
[0098] Notons nair et 0 l'angle d'incidence d'un rayon lumineux d'un faisceau lumineux émis par la source lumineuse 21. La forme ellipsoïdale de l'enveloppe de la première partie 221 est conçue telle que chaque rayon lumineux incident vers l'enveloppe de la première partie 221 est réfléchi totalement vers le foyer F2. Ainsi, d'après la loi de Descartes, chaque rayon lumineux incident vers l'enveloppe de la première partie 221 a un angle d'incidence respectant la condition suivante :
[0099] Sin(0) > ^ , le sinus de l'angle du rayon lumineux incident est supérieur au rapport entre l'indice de l'air nair et l'indice du coupleur nc.
[0100] Selon le mode de réalisation précédent, selon lequel la source lumineuse 21 émet un faisceau lumineux monochromatique ou polychromatique vers la section d'entrée SE, l'enveloppe 222' de la deuxième partie 222 est conçue pour minimiser la fuite des rayons lumineux incidents vers l'enveloppe 222' de la deuxième partie 222, afin de minimiser les pertes en luminosité et intensité des rayons lumineux.
[0101] la source lumineuse 21 étant située au foyer conjugué F'1, chaque rayon lumineux réfléchi totalement ou partiellement par l'enveloppe 221' de la première partie 221 ou l'enveloppe 222' de la deuxième partie 222 est focalisé au foyer F2, compris dans la troisième partie 223.
[0102] La [Fig.3] représente le trajet de deux rayons lumineux émis par la source lumineuse 21 et étant réfléchi par l'enveloppe 221' de la première partie 221 vers le foyer F2.
[0103] Il est possible que certains rayons lumineux, de longueur d'onde X, soient focalisés au foyer F2, , situé sur l'axe longitudinal X écarté de moins d'un millimètre du foyer F2, et non directement au foyer F2, en raison de l'aberration chromatique.
[0104] Selon un mode de réalisation dans lequel la source lumineuse 21 est une DEL RVB émettant un faisceau lumineux comportant des rayons lumineux rouges, des rayons lumineux verts et des rayons lumineux bleus vers la surface d'entrée SE, tous les rayons lumineux réfléchis sont focalisés au foyer F2 puis se propagent respectivement dans la troisième partie 223 en se réfléchissant sur les n faces planes de l'enveloppe 223' de la troisième partie 223. Avantageusement, la section 23 de forme polygonale de la troisième partie 223 permet de casser les modes de propagation de chaque rayon lumineux rouge, chaque rayon lumineux vert et chaque rayon lumineux bleu en raison des multiples réflexions sur chacune des n faces de la troisième partie 223 , et d'obtenir une distribution uniforme de l'intensité lumineuse et un mélange de couleurs homogène et optimal en sortie de la troisième partie 223 , au niveau de la troisième section inter- médiaire SI3 .
[0105] Selon le mode de réalisation précédent, dans lequel le coupleur optique 22 comprend la quatrième partie 224, la quatrième partie 224 permet de conduire des rayons lumineux d'intensité uniforme et de couleur homogène à partir de la troisième section intermédiaire jusqu'au faisceau de fibre optiques 23.
[0106] Le faisceau de fibres optiques 23(dit Bundle en anglais), 23 comporte un connecteur 231 et au moins une fibre optique 232, de préférence une pluralité de fibres optiques, la pluralité de fibres optiques étant toréées dans le connecteur 213 .De préférence, les fibres optiques de la pluralité de fibres optiques sont identiques.
[0107] Le connecteur 231 peut avoir une section transverse circulaire.
[0108] De préférence, le faisceau de fibres optiques 23 est de configuration linéaire. Dans une configuration linéaire, toutes les fibres optiques de la pluralité de fibres optiques sont parallèles et comprises dans un même plan .
[0109] Dans le mode de réalisation dans lequel le coupleur optique 22 comprend la quatrième partie 224 et dans lequel la deuxième section de sortie SS2 est circulaire, le connecteur 213 a un diamètre transverse égal au diamètre de la deuxième section de sortie SS2 de la quatrième partie 224 du coupleur optique 22 .
[0110] Chaque fibre optique 232 du faisceau de fibre optique 23 est multimode.
[0111] Chaque fibre optique 232 du faisceau de fibre optique 23 a de préférence un diamètre extérieur égal par exemple à 0.5mm ou à 0.25 mm.
[0112] Selon un mode de réalisation, dans lequel la pluralité de fibres optiques du faisceau de fibres optiques 23 sont tissées directement dans un tissu décoratif, il est préférable d'utiliser des fibres optiques de diamètre respectif égal à 0.25 mm, cela permet une meilleure finesse de tissage et des motifs plus fin.
[0113] Selon un mode de réalisation, dans lequel la pluralité de fibres optiques du faisceau de fibres optiques 23 sont tissées dans un tissu technique, recouvert d'un matériau de décoration, il est préférable d'utiliser des fibres optiques de diamètre respectif de 0.5 mm.
[0114] Chaque fibre optique 232 du faisceau de fibres optiques 23 est de préférence formée par exemple à partir du verre ou de préférence de plastique, par exemple du PMMA (Poly méthacrylate de méthyle).
[0115] Selon un mode de réalisation, chaque fibre optique 232 du faisceau de fibres optiques 23 ne comprend pas de gaine.
[0116] un mode de réalisation, chaque fibre optique 232 du faisceau de fibres optiques 23 comprend une gaine en polymère fluoré et un cœur en PMMA.
[0117] Chaque fibre optique 232 du faisceau de fibres optique 23 est adaptée pour conduire des rayons lumineux.
[0118] Selon un mode de réalisation, selon lequel le coupleur optique 22 est formé de PC , le connecteur 231 est collée au coupleur optique 22 via la section de sortie SS, grâce à une colle transparente de qualité optique de type OCA pour " Optical Clear Adhesive" selon la terminologie anglaise.
[0119] Selon un mode de réalisation, dans lequel le coupleur optique 22 comprend la quatrième partie 224, le connecteur 231 est situé à une distance Dc de la deuxième section de sortie SS2 de la quatrième partie du coupleur optique 22 .
[0120] Le système d'éclairage optique 2 peut être compris dans un panneau d'habillage pour habitacle de véhicule.
[0121] Plusieurs simulations ont été réalisées afin d'évaluer l'efficacité du coupleur optique 22, selon le mode de réalisation dans lequel le coupleur 22 comprend la quatrième partie, l'efficacité étant définie comme le rapport entre la valeur du flux (en Lumen) de lumière; au niveau de la deuxième section de sortie SS2, pour l'ensemble { source lumineuse 21 + coupleur optique 22 }, et la valeur du flux (en lumen, noté Lm) de lumière émis par la source lumineuse 21. Dans le cadre des simulations, la source lumineuse 21 est une DEL RVB. L'efficacité est mesurée pour coupleur optique 22 formé à partir de PC et pour un coupleur optique 22 formé à partir de PMMA. Plusieurs diamètres de section de la deuxième section sortie SS2 ont été simulés.
[0122] Les simulations suivantes ont été réalisées selon un mode de réalisation dans lequel le coupleur optique 22 est collé au toron de fibre au moyen d’un adhésif transparent, via la deuxième de sortie SS2, au faisceau de fibre optique 23 avec une colle transparente de qualité optique :
[0123] [Tableaux 1]
[0124] La DEL choisie émet un faisceau lumineux dont le flux est égal à 4.39 Lm. D'après les simulations précédentes, le flux lumineux en sortie de l'ensemble { DEL + coupleur optique 22 } ,avec le coupleur optique 22 formé à partir de PC, permet d'obtenir une plus grande efficacité par rapport à l'ensemble { DEL + coupleur optique 22 } avec le coupleur optique 22 formé à partir de PMMA. Dans ce mode de réalisation, L'efficacité est meilleure lorsque le coupleur est formé de PC car l'indice de réfraction du PC est supérieur à l'indice de réfraction du PMMA.
[0125] Les simulations suivantes ont été réalisées selon un mode de réalisation dans lequel le coupleur n'est pas colées au faisceau de fibres optiques :
[0126] [Tableaux2]
[0127] Ainsi, lorsque le coupleur optique 22 n'est pas collé au faisceau de fibres optiques 23, l'efficacité diminue de 14 % pour un coupleur optique 22 formé à partir de PMMA et diminue de 17% pour un coupleur optique 22 formé de PC.

Claims

Revendications
[Revendication 1] Coupleur optique (22) présentant un axe central longitudinal X, ledit coupleur optique (22) comprenant une première (221), une deuxième (222) et une troisième (223) parties et dans lequel :
- ladite première partie (221) comporte une enveloppe (221') suivant une forme d'ellipsoïde de révolution d'axe X, tronquée selon une section de plan perpendiculaire à l'axe longitudinal X, de section transverse (SI) polygonale, l'aire de ladite section transverse (SI) augmentant progressivement le long de l'axe longitudinal X, entre une section d'entrée (SE) et une première section intermédiaire (SU);
- ladite troisième partie (223) comporte une enveloppe (222') suivant une forme de prisme droit, de section transverse (S3) polygonale d'aire constante entre une deuxième section intermédiaire (SI2) et une première section de sortie (SS1) faire de la première section intermédiaire (SU) étant supérieure à faire de la deuxième section intermédiaire (SI2),
- Ladite deuxième partie (222) étant une partie de transition disposée entre la première partie (221) et la troisième partie (223), ladite deuxième partie (222) comprenant une enveloppe (222') ayant une section transverse (S2) dont faire diminue progressivement le long de l'axe longitudinal X, ladite deuxième partie (222) comprenant :
• une première section de raccordement à la première partie (221), la première section de raccordement étant la première section intermédiaire (SU),
• une deuxième section de raccordement à la deuxième partie (222), la deuxième section de raccordement étant la deuxième section intermédiaire (SI2).
[Revendication 2] Coupleur optique (22) selon la revendication précédente caractérisé en ce que ledit coupleur optique (22) a une configuration pleine.
[Revendication 3] Coupleur optique (22) selon l'une quelconques des revendications précédentes en ce que ledit coupleur optique (22) comprend une quatrième partie (224) comportant une enveloppe (224') de section transverse (S4) d'aire constante, le long de l'axe longitudinal X, entre la première section de sortie (SS1) et une deuxième section de sortie (SS2).
[Revendication 4] Coupleur optique (22) selon l'une quelconques des revendications précédentes caractérisé en ce que la section transverse (SI) de l'enveloppe (221') de la première partie (221) et/ou la section transverse (S3) de l'enveloppe (223') de la troisième partie (223) sont respectivement des polygones d'ordre n, n étant un entier naturel compris entre 4 et 10.
[Revendication 5] Coupleur optique (22) selon la revendication précédente caractérisé en ce que n est égal à 6.
[Revendication 6] Coupleur optique (22) selon l'une quelconques des revendications précédentes caractérisé en ce que ledit coupleur optique (22) est formé à partir du matériau suivant : polycarbonate, Polyméthacrylate de méthyle, verre ou silicone.
[Revendication 7] Coupleur optique (22) selon l'une quelconques des revendications précédentes caractérisé en ce que l'enveloppe (221') de la première partie (221) présente un premier foyer (Fl) et un deuxième foyer (F2), le premier foyer (Fl) étant situé à l'extérieur du coupleur optique (22).
[Revendication 8] Système d'éclairage optique (2) comportant:
- Une source lumineuse (21);
- Un coupleur optique (22) selon l'une quelconques des revendications 1 à 7;
- Un faisceau de fibres optique (23).
[Revendication 9] Système d'éclairage optique (2) selon la revendication 8 selon lequel la source lumineuse (21) est placée au foyer conjugué (F'1) du premier foyer (Fl) par la surface d'entrée (SE) .
[Revendication 10] Système d'éclairage optique (2) selon l'une quelconques des revendications 8 à 9 selon lequel le faisceau de fibres optiques (23) comprend une pluralité de fibres optiques, chaque fibre optique de la pluralité de fibres optiques étant formée de Polyméthacrylate de méthyle.
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