EP4673293A1 - Élément optique en matière plastique injectée - Google Patents

Élément optique en matière plastique injectée

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Publication number
EP4673293A1
EP4673293A1 EP24707209.3A EP24707209A EP4673293A1 EP 4673293 A1 EP4673293 A1 EP 4673293A1 EP 24707209 A EP24707209 A EP 24707209A EP 4673293 A1 EP4673293 A1 EP 4673293A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
optical element
light
light guide
injection point
light guides
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
EP24707209.3A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Christopher RIGUIDEL
Eric Bresteau
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 EP4673293A1 publication Critical patent/EP4673293A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/0046—Details relating to the filling pattern or flow paths or flow characteristics of moulding material in the mould cavity
    • 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
    • F21S41/20—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by refractors, transparent cover plates, light guides or filters
    • F21S41/24—Light guides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2011/00—Optical elements, e.g. lenses, prisms
    • B29L2011/0075—Light guides, optical cables

Definitions

  • the invention relates to an optical element made of plastic material injected by molding.
  • the invention also relates to a light module comprising such an optical element.
  • the invention further relates to a method for manufacturing such an optical element.
  • the invention finally relates to an injection mold configured to manufacture such an optical element.
  • Luminous devices for a motor vehicle comprising a transparent optical element cooperating with a set of light sources.
  • the optical element comprises a set of light guides, each light guide cooperating with a separate light source.
  • Each light guide is intended to project a portion of a light beam.
  • the light module projects a wide light beam composed of the different parts of the light beam. This wide light beam can be modulated by individually controlling the switching on of each light source. This makes it possible to achieve various useful lighting functions in a motor vehicle, such as for example an anti-glare function.
  • the optical element Although it has a very complex shape, the optical element must be manufactured with great precision so that the different parts of the light beam it produces are adjacent to each other without overlapping or poorly lit areas.
  • optical elements known from the state of the art have insufficient optical quality.
  • each light guide of the optical element is generally positioned at a short distance from adjacent light guides. Consequently, the injection mold required to manufacture such an optical element comprises thin blades, each interposed between two adjacent light guides. On the one hand, such an optical element is difficult to demold. On the other hand, it is observed that the blades of the mold tend to break or deform, which disrupts the production of the optical elements.
  • the aim of the invention is to provide an optical element which at least partially overcomes the above drawbacks and improves the optical elements known from the prior art.
  • a first object of the invention is an optical element which is easy to manufacture and whose light guides have optimum optical quality and allow the generation of very well-positioned light beam parts.
  • a second object of the invention is a method of manufacturing such an optical element which is particularly efficient and effective.
  • the invention relates to an optical element made of injected plastic material comprising a plurality of light guides extending next to each other, the optical element further comprising a body from which said light guides extend, the body comprising an injection point through which plastic material has been injected to form the optical element, the body comprising a first portion interposed between said injection point and at least one first light guide, the body comprising a second portion distinct from the first portion and interposed between said injection point and at least one second light guide, the at least one second light guide being further from said injection point than the at least one first light guide, a thickness of the first portion being strictly less than a thickness of the second portion so as to simultaneously fill the at least one first light guide and the at least one second light guide when injecting the optical element into an injection mold.
  • interposed we mean that said portion is positioned on the path of a front of molten plastic material, during the manufacture of the optical element by injection, upstream of the respective light guide.
  • the light guides can extend substantially parallel to the same optical axis.
  • Said first portion and said second portion of the body may extend in a plane substantially perpendicular to the optical axis.
  • the light guides of the plurality of light guides may be distributed along a second axis, substantially perpendicular to the optical axis.
  • Each light guide of the plurality of light guides may include a cross-section to the direction in which it extends that has a substantially polygonal shape, including a rectangular shape.
  • Each light guide of the plurality of light guides may comprise a first end connected to said body and a free second end, a distance separating the second end from two adjacent light guides being less than or equal to 4 mm, and/or a length of each light guide measured between its first end and its second end being greater than or equal to 7 mm.
  • the plastic material can be a transparent thermoplastic polymer, in particular polymethyl methacrylate (PMMA) or polyamide (PA) or polycarbonate (PC).
  • a thermoplastic polymer is heated to make it fluid. It can then be injected into a mold. Then, it hardens as it cools, which allows it to keep the shape of the mold imprint.
  • a thermoset or an elastomer such as silicone is heated to generate a crosslinking reaction that freezes the shape of the part.
  • the latter can have elastic properties, that is to say that it can be stretched, up to a plastic deformation threshold or a breaking threshold, then return to its initial shape when the stretching is released. This is, for example, the case of silicone.
  • thermoplastic polymer has the advantage of the simplicity of molding the part.
  • silicone since silicone is flexible, it is necessary to associate it with a rigid frame to hold a part made from this material, which is not the case for a part made from thermoplastic polymer.
  • the invention also relates to a light module comprising an optical element as defined in the present application and a set of light sources, a separate light source being positioned opposite at least part of the light guides, in particular opposite each light guide of the optical element.
  • the light sources are arranged such that when they are lit, the light that they emit enters at least partly into the respectively associated light guide.
  • the optical element has an exit face, through which at least part of the light which has entered the light guides exits.
  • the light module has an optical axis, corresponding to the general direction of the light after it exits the optical element through the exit surface.
  • the invention also relates to a lighting device of a motor vehicle, the lighting device comprising a housing and a glass for closing the housing, the housing and the glass for closing forming an internal volume, the lighting device also comprising a lighting module according to the invention arranged inside said volume, such that when the light sources of the lighting module are lit, the light which they emit and which emerges from the optical element passes at least partly through the glass for closing.
  • the light module may in particular be a lighting and/or signaling device, or a vehicle interior lighting device.
  • the invention also relates to a method of manufacturing by injection of plastic material an optical element according to the invention.
  • the invention also relates to a method of manufacturing by injection of plastic material an optical element comprising a plurality of light guides extending next to each other, the optical element further comprising a body from which said light guides extend, the body comprising an injection point, the body comprising a first portion interposed between said injection point and at least one first light guide, the body comprising a second portion distinct from the first portion and interposed between said injection point and at least one second light guide, the at least one second light guide being further away from said injection point than the at least one first light guide, the manufacturing method comprising:
  • the invention also relates to an injection mold configured to manufacture an optical element according to the invention.
  • Figure 1 is a sectional view of a light module according to one embodiment of the invention.
  • Figure 2 is a front perspective view of an optical element according to one embodiment of the invention.
  • Figure 3 is a sectional view of an optical element according to one embodiment of the invention.
  • Figure 4 is a sectional view, during its injection, of an optical element according to an embodiment of the invention.
  • Figure 5 is a sectional view, during its injection, of an optical element according to the state of the art.
  • Figure 1 illustrates a light module 1 according to an embodiment of the invention.
  • the light module 1 comprises an optical element 2 and a set of light sources 3.
  • the light sources 3 may be light-emitting diodes.
  • the light sources 3 are arranged on the surface of the same printed circuit board 4 and are electrically connected to this printed circuit board.
  • the optical element 2 is fixed, in particular by means of two fixing screws 5 to the printed circuit board 4.
  • the light module 1 may be intended to be embedded in a motor vehicle. It may in particular be intended to perform a lighting function and/or a function for signaling the position of the vehicle. Each light source 3 may be controlled individually so as to modify the light beam produced by the light module 1. For this purpose, the light module 1 may be electrically connected to an electronic control unit controlling the switching on or off of each light source 3. The light module may thus be controlled so as to perform, for example, an anti-glare function for other road users.
  • the optical element 2 is made of a transparent material and is intended to guide light rays from the light sources 3.
  • the optical element 2 comprises a body 6 and a plurality of light guides 7 extending from the body 6.
  • Each light guide 7 comprises a first end 8 connected to the body 6 and a second free end 9.
  • Each light guide is intended to produce a light beam, at the output of the light guide considered, centered on an optical axis.
  • the optical axis of a light guide may correspond to the axis along which the light guide extends and is oriented in the direction of propagation of the light rays which pass through the light guide.
  • the optical axes of the different light guides may be substantially parallel to each other. By “substantially parallel”, it is understood that the optical axes of two adjacent light guides may form an angle less than or equal to 1°, preferably less than or equal to 0.5°. Alternatively, the angle formed between adjacent light guides could reach larger values.
  • a separate light source 3 is positioned opposite each light guide 7 of the optical element 2.
  • each light source is positioned opposite a free end 9 of a light guide 7.
  • the light module could comprise a number of light sources different from the number of light guides.
  • the light module could comprise several light sources associated with the same light guide.
  • the light emitted by each light source 3 enters the light guide 7 associated with it. It exits the optical element 2 via an exit face 21.
  • the light module 1 has an optical axis X, corresponding to the general direction of the light after it has exited the optical element 2 via the exit surface 21.
  • the optical axis X of the light module could be defined as the optical axis of a central light guide among all the light guides.
  • the optical element comprises 18 light guides.
  • the number of light guides 7 could be different, for example at least 4 light guides, preferably at least 10 light guides, or even at least 20 light guides.
  • the embodiment of Figure 3 presents 19 light guides 7 compared to 18 light guides for the embodiment of Figure 2.
  • the various light guides are arranged so that the light beams they produce are adjacent to each other, preferably without any unlit area or major superposition of two adjacent light beams. Given a certain manufacturing dispersion of the light modules, it is nevertheless possible to provide for or tolerate a minor superposition of two adjacent light beams to avoid the appearance of unlit areas. In particular, an overall lighting area of the light module can thus be subdivided into as many parts as the optical element comprises light guides 7.
  • the body 6 further comprises an output face 21, in particular of convex shape, and intended to orient the light rays R coming from each light guide 7.
  • the light beam coming from the light module is thus a light beam comprising distinct portions associated with each light guide 7. Each of the portions of the light beam is intended to illuminate a distinct zone of the environment of the vehicle.
  • the light guides 7 extend next to each other.
  • the free ends 9 of the light guides 7 are positioned in the same plane, parallel to the plane in which the printed circuit board 4 extends.
  • the free ends 9 are positioned on a second axis Y, perpendicular to the optical axis X.
  • the optical element 2 roughly has the shape of a comb.
  • a third axis Z can be defined, perpendicular to the optical axis X and to the second axis Y.
  • the axes X, Y and Z thus form an orthogonal reference frame.
  • the output face 21 may also have a convex shape in a plane parallel to the X and Z axes. This makes it possible to extend the angular extension of the light beam in the Z direction.
  • the output face 21 has a cylindrical shape. It then retains its convexity in the plane parallel to the X and Z axes, but it has a rectilinear section in the plane parallel to the X and Y axes.
  • the juxtaposition of portions of the light beam is carried out by an additional projection optic (not shown), which may for example be a lens or a reflector.
  • the distance D1 separating the free ends 9 of two adjacent light guides 7 may be substantially constant, i.e. vary by less than 20% between two adjacent light guides.
  • the distance D1 separating the free end 9 of two adjacent light guides 7 is preferably less than or equal to 4 mm, or even less than or equal to 3 mm.
  • the optical element is thus particularly compact and can be easily integrated into a light module of a motor vehicle.
  • the light guides 7 may have a length L1 that varies in the direction in which they extend, i.e. along the optical axis X. As can be seen in FIGS. 1 and 2, the light guides 7 positioned towards the center of the optical element 2 may be shorter than the light guides positioned towards the edges of the optical element. Thus, the first ends 8 of each light guide 7 are advantageously positioned in a focal surface of the output face 21 of the optical element.
  • the light guides 7 comprise a length L1 greater than or equal to 7 mm, for example between 7 mm and 17 mm inclusive. The length L1 of each light guide 7 may be measured between its first end 8 and its free end 9.
  • the first ends 8 of each light guide 7 are advantageously positioned in a focal surface of the additional projection optics. More precisely, the images of the first ends 8 of each light guide 7 by the output face 21 are positioned in a focal surface of the additional projection optics. This positioning in the focal surface of the output face 21 of the optical element, or of the additional projection optics, respectively, makes it possible to improve the quality of the light beam.
  • the output face 21 has a convex shape in a plane parallel to the X and Y axes as described above, without however this convexity alone allowing the correct positioning of the portions of the light beam to be ensured entirely.
  • An additional projection optic is then also used to obtain the juxtaposition of the portions of the light beam.
  • the images of the first ends 8 of each light guide 7 by the output face 21 are advantageously positioned in a focal surface of the additional projection optic.
  • the output face 21 may also have a convex shape in a plane parallel to the X and Z axes.
  • the light guides 7 may all have an identical length L1 in the direction in which they extend, i.e. along the optical axis X. This configuration makes it possible to optimize the balancing of the pressures exerted on the metal blades of the mold present between adjacent light guides, during the manufacture of the optical element, as will be seen later.
  • the body 6 of the optical element 2 comprises a domed portion 10, projecting in the opposite direction of the optical axis X, and on which the light guides 7 are implanted.
  • the cross-section in the direction in which each light guide 7 extends may comprise a substantially polygonal shape, in particular a rectangular shape.
  • each light guide may comprise a truncated pyramid shape.
  • the cross-section of each light guide may decrease slightly as one approaches the free end 9.
  • the light guides 7 could comprise a different shape, for example a cylindrical, conical or prismatic shape.
  • the light guides 7 are not hollow but, on the contrary, are filled with material.
  • Each light guide comprises at least one flat face 11 extending opposite a flat face of an adjacent light guide.
  • the two flat faces opposite each other may be slightly inclined relative to each other.
  • the adjacent light guides are separated from each other by an air gap 12.
  • the air gaps 12 may be narrower at the first end 8 of the light guides 7 than at their free end 9.
  • the adjacent light guides may be connected to each other by a connection zone having a very small radius, for example less than or equal to one millimeter.
  • the body 6 comprises a central portion 13 extending generally in a plane perpendicular to the optical axis X.
  • the central portion 13 may in particular extend on either side of the second axis Y.
  • the central portion 13 comprises a portion extending above the curved portion 10 and another portion extending below the curved portion 10.
  • the orientation of the optical element 2 in the position of use may be arbitrary.
  • the terms “above” and “below” relate only to the orientation shown in the figures.
  • the domed portion 10 is connected to the central portion 13 and extends over the entire width thereof along the second axis Y.
  • the central portion 13 is extended by two fins 14 intended to position and fix the optical element 2 on the printed circuit board 4.
  • the two fins 14 frame the light guides 7.
  • the fins 14 comprise in particular fixing holes 15 cooperating with the fixing screws 5 and centering holes 16.
  • the embodiment of FIG. 3 has fins 14 comprising fixing holes and centering pins different from the fixing holes and centering holes of the embodiment of FIG. 2.
  • the optical element 2 may comprise a plane of symmetry PS parallel to the optical axis X and to the third axis Z.
  • the optical element 2 is made of injected plastic, i.e. it was obtained by a process of injecting molten plastic into an injection mold. Such a process gives the single-piece element a homogeneous monolithic structure as well as very high dimensional accuracy. Furthermore, such a manufacturing process is particularly economical and reproducible.
  • the body 6 comprises an injection point 17 through which plastic material has been injected to form the optical element 2. Thus, in the vicinity of the injection point is the material entry zone of the optical element 2. This zone is the one that was first filled with the plastic material during the manufacturing process of said optical element.
  • the injection point 17 may in particular be located substantially on the plane of symmetry PS of the optical element.
  • the injection point 17 may also be located at an edge of the body 6. The injection point is thus arranged so that molten plastic material first fills at least part of the body 6 before filling the light guides 7.
  • the injection point 17 is not strictly punctate in the mathematical sense of the term.
  • the injection point 17 is in fact a small surface of the optical element through which the molten plastic material is injected into a mold, during its manufacture.
  • the injection point 17 corresponds to the surface of the optical element positioned opposite an outlet of the molten plastic material injection nozzle, when the optical element is in its manufacturing mold.
  • the injection point 17 can thus have a circular or square shape, but also rectangular, or that of a slot.
  • the injection point 17 can in particular take the form of a spike or a sheet, visible to the naked eye.
  • the injection point 17 is positioned outside the path of the light rays emitted by the light sources 3 and passing through the optical element when the light module is operating.
  • the optical element 2 is obtained by injecting molten plastic material through a single injection point so as to obtain an optical element free of air bubbles and/or weld lines.
  • the optical element can also be obtained by a bi-injection process. in which a core is injected during a first injection, the core then being overmolded during a second injection. Such a method makes it possible to better control the cooling of the injected part and to improve the production cycle time.
  • the core is then designed so that its surfaces extend into areas that do not degrade the quality of the light beams transmitted by the optical element.
  • the light guides 7 would preferably be formed during the second injection.
  • the optical element 2 could also be obtained by a simple injection method in which the entire volume of the optical element is injected in one go.
  • a first light guide 7A positioned closest to the injection point 17 and a second light guide 7B positioned furthest from the injection point, in comparison to each other, can be identified.
  • the distance separating a light guide from the injection point 17 can be defined as the distance traveled by the molten plastic material when it flows from the injection point 17 to the first end 8 of the light guide or to the free end 9 of the light guide.
  • the first light guide 7A is the light guide most in the center of the row of light guides 7
  • the second light guide 7B is a light guide positioned at one end of the row of light guides 7.
  • the guides positioned between the first light guide 7A and the second light guide 7B are increasingly distant from the injection point 17 as one moves from the first light guide 7A toward the second light guide 7B.
  • the body 6 comprises a first portion 18 interposed between the injection point 17 and the first light guide 7A, and a second portion 19, distinct from the first portion 18, interposed between the injection point 17 and the second light guide 7B.
  • “interposed” means that the first portion 18, respectively the second portion 19, is positioned on the path of a front of molten plastic material, during the manufacture of the optical element by injection, upstream of the first light guide 7A, respectively upstream of the second light guide 7B.
  • the molten plastic material intended to form the first light guide 7A passes inside the mold first through said first portion 18.
  • the second portion 19 is positioned on the path of a front of molten plastic material upstream of the second light guide 7B.
  • the molten plastic material intended to form the second light guide 7B passes inside the mold first through said second portion 19. More precisely, the first light guide 7A is filled with plastic material whose front passes through the first portion 18 but not through the second portion 19, and the second light guide 7B is filled with plastic material whose front passes through the second portion 19 but not through the first portion 18.
  • the portions 18 and 19 are notably formed in the central part 13 of the body. According to the invention, a thickness e1 of the first portion 18 is strictly less than a thickness e2 of the second portion 19.
  • the thickness of a portion 18 or 19 designates the dimension of this portion perpendicular to the plane in which the central part 13 extends, i.e. the dimension parallel to the optical axis X.
  • the thickness e1 may for example comprise a thickness less than or equal to 80% of the thickness e2, or even less than or equal to 70% of the thickness e2, or even less than or equal to 50% of the thickness e2.
  • the first portion 18 and the second portion 19 are advantageously arranged in areas of the optical element 2 which are not intended to be crossed by the light emitted by the light sources 3. According to one embodiment, this variation in thickness can be obtained by thinning the first portion 18 relative to the thickness of the remainder of the central portion 13 of the body 6. According to another embodiment, this variation in thickness can be obtained by thickening the second portion 19 relative to the thickness of the remainder of the central portion 13 of the body 6. According to yet another embodiment, and as illustrated in FIG. 3, this variation in thickness can be obtained by thinning the first portion 18 and thickening the second portion 19 relative to the thickness of the remainder of the central portion 13 of the body 6.
  • the thinning of the first portion 18 can be obtained by providing a depression on the rear face of the central part 13, that is to say the face of the central part from which the light guides project.
  • the thinning of the first portion 18 could be obtained by providing a depression on the front face of the central part 13, opposite the rear face, or even by providing a depression on the rear and front faces.
  • the thickening of the second portion 19 can be obtained by providing an excess thickness of material on the rear face and/or on the front face of the central part 13.
  • the first portion 18 may extend between two pillars 20 extending parallel to the third axis Z.
  • the two pillars 20 may in particular belong to the core of the optical element 2 in the event that the optical element is manufactured by a bi-injection process.
  • the first portion 18 may comprise a generally rectangular shape.
  • any other shape could be envisaged, for example more generally any polygonal shape such as a triangular or trapezoidal shape.
  • the vertices of this shape may possibly be rounded.
  • the first portion may also comprise an ellipsoidal shape, or even a circular shape. More generally, the first portion 18 can adopt any geometric shape making it possible to balance the propagation of a front of molten plastic material as will now be explained.
  • the difference in thickness between the first portion 18 and the second portion 19 makes it possible to simultaneously fill the first light guide 7A and the second light guide 7B when injecting the optical element into an injection mold.
  • a lower thickness e1 forms a section restriction which tends to slow down the propagation of the front of molten plastic material during the injection process.
  • a greater thickness e2 facilitates the propagation of the front of molten plastic material during the injection process. This compensates for the effect caused by variable distances between the injection point and each light guide. It is thus possible to design the central part 13 of the body 6 so that the front of molten plastic material reaches each of the light guides simultaneously.
  • Figures 4 and 5 clearly illustrate the benefit provided by the invention. These figures correspond to a partial filling of the optical element 2 during its injection.
  • the part filled by the plastic material is represented by the points, and the material front, in the area of the light guides 7, by the dotted curve.
  • Figure 4 is a simulation of injection of an optical element according to the invention. It can be seen that the front F1 of molten plastic material is substantially perpendicular to the optical axis X. The different light guides 7 are therefore filled substantially simultaneously.
  • Figure 5 is a simulation of injection of the same optical element but without variation in the thickness of the central part 13 of the body 6.
  • the front F2 of molten plastic material has the shape of an arc of a circle: as the front of molten plastic material has a generally uniform speed in all directions, the light guides 7 furthest from the injection point 17 are filled after the light guides closest to the injection point.
  • the injection mold which comprises a shape complementary to that of the optical element 2
  • the injection mold comprises relatively thin metal blades extending between the light guides 7.
  • the invention therefore makes it possible to improve the optical precision of the optical element 2.
  • the invention also makes it possible to preserve the injection mold and therefore to simplify the manufacture of the optical element 2.
  • the invention also makes it possible to increase the holding pressure during the injection of the optical element. This allows the use of a wider range of plastic materials to be considered.
  • an optical element 2 may be considered made of a transparent thermoplastic polymer, in particular polymethyl methacrylate (PMMA), polyamide (PA) or polycarbonate (PC).
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • PA polyamide
  • PC polycarbonate
  • a thermoplastic polymer is more rigid than the silicone previously used for this type of optical element. The use of a polymer thermoplastic allows for longer light guides and does not require the use of additional structural parts to support the optical element.
  • the optical element 2 can first be injected into an injection mold. Thanks to the invention, the different light guides are filled simultaneously or almost simultaneously during this injection process, which makes it possible to preserve the injection mold while achieving optimum optical quality of the optical element 2.
  • the demolding axis of the optical element can be substantially parallel to the optical axis X. Since the light guides 7 are not deformed, the demolding of the optical element 2 is also facilitated. Then, and optionally, a sprue comprising the injection point 17 can be cut out. In certain cases, the injection point 17 may therefore no longer be present, or be present in the form of a vestige, on the part which is integrated into the optical device. However, the material entry zone of the optical element 2 always remains visible and identifiable.
  • said material entry zone that is to say the zone of the optical element 2 through which the material entered during injection, is assimilated to the injection point 17, when the latter is no longer present on said optical element 2.
  • the optical element 2 can be assembled on a printed circuit board 4 comprising light sources 3, in particular by means of the fixing screws 5.
  • the single-piece nature of the optical element 2 allows very good positioning of the light guides relative to the light sources 3.

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Abstract

Elément optique (2) en matière plastique injectée comprenant une pluralité de guides de lumière (7) s'étendant les uns à côté des autres, l'élément optique comprenant en outre un corps (6) depuis lequel s'étendent lesdits guides de lumière, le corps comprenant un point d'injection (17) par lequel du plastique a été injecté pour former l'élément optique, le corps (6) comprenant une première portion (18) interposée entre ledit point d'injection et un premier guide de lumière (7A), le corps (6) comprenant une deuxième portion (19) interposée entre ledit point d'injection et un deuxième guide de lumière (7B), le deuxième guide de lumière (7B) étant plus éloigné dudit point d'injection que le premier guide de lumière (7A), une épaisseur (e1 ) de la première portion (18) étant strictement inférieure à une épaisseur (e2) de la deuxième portion (19).

Description

DESCRIPTION
TITRE : ÉLÉMENT OPTIQUE EN MATIÈRE PLASTIQUE INJECTÉE
Domaine Technique de l'invention
L’invention concerne un élément optique en matière plastique injectée par moulage. L’invention porte aussi sur un module lumineux comprenant un tel élément optique. L’invention porte encore sur un procédé de fabrication d'un tel élément optique. L’invention porte enfin sur un moule d'injection configuré pour fabriquer un tel élément optique.
Etat de la technique antérieure
On connaît des dispositifs lumineux pour véhicule automobile comprenant un élément optique transparent coopérant avec un ensemble de sources de lumière. L'élément optique comprend un ensemble de guides de lumière, chaque guide de lumière coopérant avec une source de lumière distincte. Chaque guide de lumière est destiné à projeter une partie d'un faisceau lumineux. Lorsque toutes les sources de lumière sont allumées, le module lumineux projette un large faisceau lumineux composé des différentes parties de faisceau lumineux. Ce large faisceau lumineux peut être modulé en contrôlant individuellement l'allumage de chaque source de lumière. On parvient ainsi à réaliser différentes fonctions lumineuses utiles dans un véhicule automobile, comme par exemple une fonction antiéblouissement.
On connaît ainsi des éléments optiques en matière plastique injectée, notamment en silicone. Le document JP2021044119A divulgue un exemple d'un tel élément optique.
Bien que présentant une forme très complexe, l'élément optique doit être fabriqué avec une grande précision afin que les différentes parties du faisceau lumineux qu'il produit soient adjacentes les unes aux autres sans chevauchement ni zones mal éclairée.
Les éléments optiques connus de l'état de la technique présentent une qualité optique insuffisante. On constate en particulier que les parties de faisceau lumineux issues des différents guides de lumière sont mal positionnées et/ou produisent une lumière trop diffuse.
Par ailleurs, afin d'obtenir une compacité et des performances optiques satisfaisantes, chaque guide de lumière de l'élément optique est en général positionné à faible distance des guides de lumière adjacents. Par conséquent, le moule d'injection requis pour fabriquer un tel élément optique comprend de fines lames, chacune interposée entre deux guides de lumière adjacents. D'une part un tel élément optique est difficile à démouler. D'autre part, on observe que les lames du moule ont tendance à se casser ou à se déformer, ce qui perturbe la production des éléments optiques.
Présentation de l'invention
Le but de l’invention est de fournir un élément optique remédiant au moins en partie aux inconvénients ci-dessus et améliorant les éléments optiques connus de l’art antérieur.
Plus précisément, un premier objet de l’invention est un élément optique facile à fabriquer et dont les guides de lumière présentent une qualité optique optimale et permettent la génération de parties de faisceau lumineux très bien positionnées.
Un second objet de l’invention est un procédé de fabrication d'un tel élément optique qui est particulièrement performant et efficace. Résumé de l'invention
L'invention se rapporte à un élément optique en matière plastique injectée comprenant une pluralité de guides de lumière s'étendant les uns à côté des autres, l'élément optique comprenant en outre un corps depuis lequel s'étendent lesdits guides de lumière, le corps comprenant un point d'injection par lequel de la matière plastique a été injectée pour former l'élément optique, le corps comprenant une première portion interposée entre ledit point d'injection et au moins un premier guide de lumière, le corps comprenant une deuxième portion distincte de la première portion et interposée entre ledit point d'injection et au moins un deuxième guide de lumière, l'au moins un deuxième guide de lumière étant plus éloigné dudit point d'injection que l'au moins un premier guide de lumière, une épaisseur de la première portion étant strictement inférieure à une épaisseur de la deuxième portion de manière à remplir simultanément l'au moins un premier guide de lumière et l'au moins un deuxième guide de lumière lors de l'injection de l'élément optique dans un moule d'injection.
On comprend par "interposée" que ladite portion est positionnée sur le parcours d'un front de matière plastique en fusion, lors de la fabrication de l'élément optique par injection, en amont du guide de lumière respectif.
Les guides de lumières peuvent s'étendre sensiblement parallèlement à un même axe optique.
Ladite première portion et ladite deuxième portion du corps peuvent s'étendre dans un plan sensiblement perpendiculaire à l'axe optique.
Les guides de lumière de la pluralité de guides de lumière peuvent être répartis le long d'un deuxième axe, sensiblement perpendiculaire à l'axe optique. Chaque guide de lumière de la pluralité de guides de lumière peut comprendre une section transversale à la direction dans laquelle il s'étend qui présente une forme sensiblement polygonale, notamment une forme rectangulaire.
Chaque guide de lumière de la pluralité de guides de lumière peut comprendre une première extrémité liée audit corps et une deuxième extrémité libre, une distance séparant la deuxième extrémité de deux guides de lumière adjacents étant inférieure ou égale à 4mm, et/ou une longueur de chaque guide de lumière mesurée entre sa première extrémité et sa deuxième extrémité étant supérieure ou égale à 7mm.
La matière plastique peut être un polymère thermoplastique transparent, notamment du polyméthacrylate de méthyle (PMMA) ou du polyamide (PA) ou du polycarbonate (PC). Un polymère thermoplastique est chauffé pour le rendre fluide. Il peut alors être injecté dans un moule. Ensuite, il durcit en refroidissant, ce qui lui permet de garder la forme de l’empreinte du moule. A l’inverse, un thermodur ou un élastomère tel que la silicone est chauffé pour générer une réaction de réticulation qui fige la forme de la pièce. Eventuellement, cette dernière peut présenter des propriétés élastiques, c’est-à-dire qu’elle peut être étirée, jusqu’à un seuil de déformation plastique ou un seuil de rupture, puis reprendre sa forme initiale lorsqu’on relâche l’étirement. C’est, par exemple, le cas de la silicone. L’utilisation d’un polymère thermoplastique présente l’avantage de la simplicité du moulage de la pièce. En outre la silicone étant souple il est nécessaire de lui associer un cadre rigide pour maintenir une pièce fabriquée dans cette matière, ce qui n’est pas le cas d’une pièce en polymère thermoplastique. L'invention se rapporte également à un module lumineux comprenant un élément optique tel que défini dans la présente demande et un ensemble de sources de lumière, une source de lumière distincte étant positionnée en vis-à-vis d’au moins une partie des guides de lumière, notamment en vis-à-vis de chaque guide de lumière de l'élément optique. Les sources de lumières sont agencées de telle sorte que lorsqu’elles sont allumées, la lumière qu’elle émettent entre au moins en partie dans le guide de lumière respectivement associé.
L’élément optique présente une face de sortie, par laquelle sort au moins une partie de la lumière qui est entrée dans les guides de lumière.
Le module lumineux présente un axe optique, correspondant à la direction générale de la lumière après qu’elle soit sortie de l’élément optique par la surface de sortie.
L’invention se rapporte également à un dispositif lumineux d’un véhicule automobile, le dispositif lumineux comportant un boîtier et une glace de fermeture du boîtier, le boîtier et la glace de fermeture formant un volume interne, le dispositif lumineux comportant également un module lumineux selon l’invention disposé à l’intérieur dudit volume, de telle sorte que lorsque les sources de lumières du module lumineux sont allumées, la lumière qu’elles émettent et qui ressort de l’élément optique passe au moins en partie à travers la glace de fermeture.
Le module lumineux peut notamment être un dispositif d’éclairage et/ou de signalisation, ou un dispositif d’éclairage intérieur de véhicule.
L'invention se rapporte également à un procédé de fabrication par injection de matière plastique d'un élément optique selon l’invention. L'invention se rapporte également à un procédé de fabrication par injection de matière plastique d'un élément optique comprenant une pluralité de guides de lumière s'étendant les uns à côté des autres, l'élément optique comprenant en outre un corps depuis lequel s'étendent lesdits guides de lumière, le corps comprenant un point d'injection, le corps comprenant une première portion interposée entre ledit point d'injection et au moins un premier guide de lumière, le corps comprenant une deuxième portion distincte de la première portion et interposée entre ledit point d'injection et au moins un deuxième guide de lumière, l'au moins un deuxième guide de lumière étant plus éloigné dudit point d'injection que l'au moins un premier guide de lumière, le procédé de fabrication comprenant :
- l'injection de matière plastique en fusion par le point d'injection, puis
- le remplissage simultanée de l'au moins un premier guide de lumière et l'au moins un deuxième guide de lumière par de la matière plastique en fusion.
L'invention se rapporte également à un moule d'injection configuré pour fabriquer un élément optique selon l’invention.
Présentation des figures
Ces objets, caractéristiques et avantages de la présente invention seront exposés en détail dans la description suivante d’un mode de réalisation particulier fait à titre non-limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles :
La figure 1 est une vue en coupe d'un module lumineux selon un mode de réalisation de l'invention.
La figure 2 est une vue en perspective de face d'un élément optique selon un mode de réalisation de l'invention.
La figure 3 est une vue en coupe d'un l'élément optique selon un mode de réalisation de l'invention. La figure 4 est une vue en coupe, au cours de son injection, d'un élément optique selon un mode de réalisation de l'invention.
La figure 5 est une vue en coupe, au cours de son injection, d'un élément optique selon l'état de la technique.
Description détaillée
La figure 1 illustre un module lumineux 1 selon un mode de réalisation de l'invention. Le module lumineux 1 comprend un élément optique 2 et un ensemble de sources de lumière 3. En particulier, les sources de lumière 3 peuvent être des diodes électroluminescentes. Les sources de lumière 3 sont agencées à la surface d'une même carte de circuit imprimée 4 et sont reliées électriquement à cette carte de circuit imprimé. L'élément optique 2 est fixé, notamment au moyen de deux vis de fixation 5 à la carte de circuit imprimé 4.
Le module lumineux 1 peut être destiné à être embarqué dans un véhicule automobile. Il peut notamment être destiné à réaliser une fonction d'éclairage et/ou une fonction de signalisation de la position du véhicule. Chaque source de lumière 3 peut être contrôlée individuellement de manière à modifier le faisceau lumineux produit par le module lumineux 1 . A cet effet le module lumineux 1 peut être relié électriquement à une unité de commande électronique contrôlant l'allumage ou l'extinction de chaque source de lumière 3. Le module lumineux peut ainsi être contrôlé de manière à réaliser, par exemple, une fonction anti-éblouissement des autres usagers de la route.
Un mode de réalisation de l'élément optique 2 est illustré sur la figure 2. L'élément optique 2 est constitué d'un matériau transparent et est destiné à guider les rayons lumineux issus des sources de lumière 3. L'élément optique 2 comprend corps 6 et une pluralité de guides de lumière 7 s'étendant depuis le corps 6. Chaque guide de lumière 7 comprend une première extrémité 8 liée au corps 6 et une deuxième extrémité 9 libre. Chaque guide de lumière est destiné à produire un faisceau lumineux, en sortie du guide de lumière considéré, centré sur un axe optique. L'axe optique d'un guide de lumière peut correspondre à l'axe selon lequel le guide de lumière s'étend et est orienté dans le sens de propagation des rayons lumineux qui traversent le guide de lumière. Les axes optiques des différents guides de lumière peuvent être sensiblement parallèles entre eux. Par "sensiblement parallèles", on comprend que les axes optiques de deux guides de lumière adjacents peuvent former un angle inférieur ou égal à 1 °, de préférence inférieure ou égal à 0.5°. En variante, l'angle formé entre des guides de lumière adjacents pourrait atteindre des valeurs plus importantes.
Une source de lumière 3 distincte est positionnée en vis-à-vis de chaque guide de lumière 7 de l'élément optique 2. Notamment, chaque source de lumière est positionnée en vis-à-vis d'une extrémité libre 9 d'un guide de lumière 7. Il y a donc autant de guides de lumière 7 que de sources de lumière 3. Selon une variante de réalisation, le module lumineux pourrait comprendre un nombre de sources de lumière différent du nombre de guides de lumière. Notamment, le module lumineux pourrait comprendre plusieurs sources de lumière associées à un même guide de lumière. La lumière émise par chaque source de lumière 3 entre dans le guide de lumière 7 qui lui est associé. Elle ressort de l’élément optique 2 par une face de sortie 21. Le module lumineux 1 présente un axe optique X, correspondant à la direction générale de la lumière après qu’elle soit sortie de l’élément optique 2 par la surface de sortie 21 . Dans l'hypothèse où les différents guides de lumière formeraient un faible angle entre eux comme expliqué précédemment, on pourrait définir l'axe optique X du module lumineux comme l'axe optique d'un guide de lumière central parmi l'ensemble des guides de lumière. Selon le mode de réalisation présenté sur la figure 2, l'élément optique comprend 18 guides de lumières. En variante, le nombre de guides de lumière 7 pourrait être différent, par exemple au moins 4 guides de lumière, de préférence au moins 10 guides de lumière, voire au moins 20 guides de lumières. En remarque, le mode de réalisation de la figure 3 présente comprend 19 guides de lumières 7 contre 18 guides de lumières pour le mode de réalisation de la figure 2.
Les différents guides de lumières sont agencés de sorte à ce que les faisceaux lumineux qu'ils produisent soient adjacents les uns aux autres, de préférence sans zone non éclairée, ni superposition majeure de deux faisceaux lumineux adjacents. Compte-tenu d'une certaine dispersion de fabrication des modules lumineux, on peut néanmoins prévoir ou tolérer une superposition mineure de deux faisceaux lumineux adjacents pour éviter l'apparition de zones non éclairées. En particulier, une zone d'éclairage globale du module lumineux peut ainsi être subdivisée en autant de parties que l'élément optique comprend de guides de lumière 7.
Comme illustré sur la figure 1 , le corps 6 comprend en outre une face de sortie 21 , notamment de forme convexe, et destinée à orienter les rayons lumineux R issus de chaque guide de lumière 7. Le faisceau lumineux issu du module lumineux est ainsi un faisceau lumineux comprenant des portions distinctes associées à chaque guide de lumière 7. Chacune des portions du faisceau lumineux est destinée à éclairer une zone distincte de l'environnement du véhicule.
Les guides de lumières 7 s'étendent les uns à côté des autres. Les extrémités libres 9 des guides de lumière 7 sont positionnées dans un même plan, parallèle au plan dans lequel s'étend la carte de circuit imprimée 4. En particulier, les extrémités libres 9 sont positionnées sur un deuxième axe Y, perpendiculaire à l'axe optique X. Ainsi l'élément optique 2 présente grossièrement la forme d'un peigne. On peut définir un troisième axe Z, perpendiculaire à l'axe optique X et au deuxième axe Y. Les axes X, Y et Z forment ainsi un repère orthogonal.
La forme convexe de la face de sortie 21 mentionnée ci-dessus est obtenue lorsqu’on se place dans un plan parallèle aux axes X et Y. La face de sortie 21 présente un profil qui est plus en avant dans la direction de l’axe optique X en son centre par rapport à ses extrémités.
Par ailleurs la face de sortie 21 peut également présenter une forme convexe dans un plan parallèle aux axes X et Z. Cela permet d’étendre l’extension angulaire du faisceau lumineux dans la direction Z.
De manière alternative, la face de sortie 21 présente une forme cylindrique. Elle garde alors sa convexité dans le plan parallèle aux axes X et Z, mais elle présente une section rectiligne dans le plan parallèle aux axes X et Y. Dans ce cas, la juxtaposition portions du faisceau lumineux est effectuée par une optique de projection supplémentaire (non représentée), qui peut par exemple être une lentille ou un réflecteur.
La distance D1 séparant les extrémités libres 9 de deux guides de lumière 7 adjacents peut être sensiblement constante, c’est-à-dire varier de moins de 20% entre deux guides de lumière adjacents. La distance D1 séparant l'extrémité libre 9 de deux guides de lumière 7 adjacents est de préférence inférieure ou égale à 4mm, voire inférieure ou égale à 3mm. L'élément optique est ainsi particulièrement compact et peut être facilement intégré dans un module lumineux d'un véhicule automobile.
Les guides de lumière 7 peuvent présenter une longueur L1 variable dans la direction dans laquelle ils s'étendent, c’est-à-dire selon l'axe optique X. Comme cela est observable sur les figures 1 et 2, les guides de lumière 7 positionnés vers le centre de l'élément optique 2 peuvent être plus courts que les guides de lumière positionnés vers les bords de l'élément optique. Ainsi, les premières extrémités 8 de chaque guide de lumière 7 sont avantageusement positionnées dans une surface focale de la face de sortie 21 de l’élément optique. De préférence, les guides de lumière 7 comprennent une longueur L1 supérieure ou égale à 7mm, par exemple comprise entre 7mm et 17mm inclus. La longueur L1 de chaque guide de lumière 7 peut être mesurée entre sa première extrémité 8 et son extrémité libre 9. Dans le cas où la face de sortie 21 présente une forme cylindrique, les premières extrémités 8 de chaque guide de lumière 7 sont avantageusement positionnées dans une surface focale de l’optique de projection supplémentaire. Plus précisément, les images des premières extrémités 8 de chaque guide de lumière 7 par la face de sortie 21 sont positionnées dans une surface focale de l’optique de projection supplémentaire. Ce positionnement dans la surface focale de la face de sortie 21 de l’élément optique, ou de l’optique de projection supplémentaire, respectivement, permet d’améliorer la qualité du faisceau lumineux.
Dans un mode de réalisation alternatif, la face de sortie 21 présente une forme convexe dans un plan parallèle aux axes X et Y telle que décrite ci- dessus, sans toutefois que cette convexité permette à elle seule d’assurer entièrement le bon positionnement des portions du faisceau lumineux. On utilise alors également une optique de projection supplémentaire pour obtenir la juxtaposition portions du faisceau lumineux. Là encore, les images des premières extrémités 8 de chaque guide de lumière 7 par la face de sortie 21 sont avantageusement positionnées dans une surface focale de l’optique de projection supplémentaire. La face de sortie 21 peut également présenter une forme convexe dans un plan parallèle aux axes X et Z. De manière alternative les guides de lumière 7 peuvent présenter tous une longueur L1 identique dans la direction dans laquelle ils s'étendent, c’est- à-dire selon l'axe optique X. Cette configuration permet d’optimiser l’équilibrage des pressions exercées sur les des lames métalliques du moule présentes entre des guides de lumière adjacents, lors de la fabrication de l’élément optique, ainsi que cela sera vu plus loin.
Le corps 6 de l'élément optique 2 comprend une partie bombée 10, saillante dans la direction opposée de l'axe optique X, et sur laquelle sont implantés les guides de lumière 7. La section transversale à la direction dans laquelle chaque guide de lumière 7 s'étend peut comprendre une forme sensiblement polygonale, notamment une forme rectangulaire. En particulier, chaque guide de lumière peut comprendre une forme en tronc de pyramide. La section transversale de chaque guide de lumière peut être légèrement décroissante lorsqu'on se rapproche de l'extrémité libre 9. En variante, les guides de lumière 7 pourraient comprendre une forme différente, par exemple une forme cylindrique, conique ou prismatique. Les guides de lumière 7 ne sont pas creux mais, au contraire, sont remplis de matière.
Chaque guide de lumière comprend au moins une face plane 11 s'étendant en vis-à-vis d'une face plane d'un guide de lumière adjacent. Notamment en raison de la forme en tronc de pyramide des guides de lumière, les deux faces planes en vis-à-vis peuvent être légèrement inclinées l'une par rapport à l'autre. Les guides de lumière adjacents sont séparés l'un uns des autres par une lame d'air 12. Les lames d'air 12 peuvent être plus étroites au niveau de la première extrémité 8 des guides de lumière 7 qu'au niveau de leur extrémité libre 9. Au niveau de leur première extrémité 8, les guides de lumière adjacents peuvent être reliés entre eux par une zone de raccordement présentant un rayon très faible, par exemple inférieur ou égal à un millimètre. Le corps 6 comprend une partie centrale 13 s'étendant globalement dans un plan perpendiculaire à l'axe optique X. La partie centrale 13 peut notamment s'étendre de part et d'autre du deuxième axe Y. En référence à la figure 2, la partie centrale 13 comprend une partie s'étendant au- dessus de la partie bombée 10 et une autre partie s'étendant en dessous de la partie bombée 10. En remarque, l'orientation de l'élément optique 2 en position d'utilisation peut être quelconque. Ainsi les termes "au-dessus" et "en dessous" se rapportent uniquement à l'orientation présentée sur les figures.
La partie bombée 10 est reliée à la partie centrale 13 et s'étend sur toute la largeur de celle-ci selon le deuxième axe Y. La partie centrale 13 est prolongée par deux ailettes 14 destinées à positionner et à fixer l'élément optique 2 sur la carte de circuit imprimée 4. Les deux ailettes 14 encadrent les guides de lumière 7. Les ailettes 14 comprennent notamment des trous de fixation 15 coopérant avec les vis de fixation 5 et des trous de centrage 16. En remarque, le mode de réalisation de la figure 3 présente des ailettes 14 comprenant des trous de fixation et des pions de centrage différents des trous de fixation et trous de centrage du mode de réalisation de la figure 2.
L'élément optique 2 peut comprendre un plan de symétrie PS parallèle à l'axe optique X et au troisième axe Z.
L'élément optique 2 est en matière plastique injectée, c’est-à-dire qu'il a été obtenu par un procédé d'injection de matière plastique en fusion dans un moule d'injection. Un tel procédé confère à l'élément monobloc une structure monolithique homogène ainsi qu'une très grande précision dimensionnelle. En outre, un tel procédé de fabrication est particulièrement économique et reproductible. Le corps 6 comprend un point d'injection 17 par lequel de la matière plastique a été injectée pour former l'élément optique 2. Ainsi, au voisinage du point d’injection se trouve la zone d’entrée de matière de l’élément optique 2. Cette zone est celle qui a été remplie en premier par la matière plastique lors du processus de fabrication dudit élément optique. Le point d'injection 17 peut notamment se trouver sensiblement sur le plan de symétrie PS de l'élément optique. Le point d'injection 17 peut également se trouver au niveau d'un bord du corps 6. Le point d'injection est ainsi agencé de sorte à ce que de la matière plastique en fusion remplisse d'abord au moins une partie du corps 6 avant de remplir les guides de lumière 7.
Le point d'injection 17 n’est pas rigoureusement ponctuel au sens mathématique du terme. Le point d'injection 17 est en fait une surface de petite dimension de l'élément optique par lequel la matière plastique en fusion est injectée dans un moule, lors de sa fabrication. Autrement dit, le point d'injection 17 correspond à la surface de l'élément optique positionnée en vis-à-vis d'une sortie de la buse d'injection de matière plastique en fusion, lorsque l'élément optique est dans son moule de fabrication. Le point d'injection 17 peut ainsi avoir une forme circulaire ou carrée, mais aussi rectangulaire, ou bien celle d’une fente. Le point d'injection 17 peut notamment prendre la forme d'un picot ou d'une nappe, visible à l'œil nu. De préférence, le point d'injection 17 est positionné hors du parcours des rayons lumineux émis par les sources de lumière 3 et traversant l'élément optique lorsque le module lumineux fonctionne.
De préférence, l'élément optique 2 est obtenu en injectant de la matière plastique en fusion par un unique point d'injection de manière à obtenir un élément optique dépourvu de bulle d'air et/ou de ligne de soudure. L'élément optique peut aussi être obtenu par un procédé de bi-injection lors duquel un noyau est injecté lors d'une première injection, le noyau étant ensuite surmoulé lors d'une deuxième injection. Un tel procédé permet de mieux maîtriser le refroidissement de la pièce injectée et d'améliorer le temps de cycle de production. Le noyau est alors conçu de sorte à ce que ses surfaces s'étendent dans des zones qui ne dégradent pas la qualité des faisceaux lumineux transmis par l'élément optique. Notamment, les guides de lumière 7 seraient de préférence formés lors de la deuxième injection. Alternativement, l'élément optique 2 pourrait aussi être obtenu par un procédé d'injection simple dans lequel l'ensemble du volume de l'élément optique est injecté en une seule fois.
Parmi les guides de lumière 7 on peut identifier un premier guide de lumière 7A positionné le plus près du point d'injection 17 et un deuxième guide de lumière 7B positionné le plus loin du point d'injection, en comparaison l’un à l’autre. On peut définir la distance séparant un guide de lumière du point d'injection 17 comme la distance parcourue par la matière plastique en fusion lorsqu'elle s'écoule du point d'injection 17 jusqu'à la première extrémité 8 du guide de lumière ou jusqu'à l'extrémité libre 9 du guide de lumière. Compte-tenu de la position du point d'injection dans une zone médiane de l'élément optique 2, le premier guide de lumière 7A est le guide de lumière le plus au centre de la rangée de guides de lumière 7, et le deuxième guide de lumière 7B est un guide de lumière positionné à une extrémité de la rangée de guides de lumière 7. Les guides positionnés entre le premier guide de lumière 7A et le deuxième guide de lumière 7B sont de plus en plus éloignés du point d’injection 17 au fur et à mesure qu’on se dirige du premier guide de lumière 7A vers le deuxième guide de lumière 7B.
Le corps 6 comprend une première portion 18 interposée entre le point d'injection 17 et le premier guide de lumière 7A, et une deuxième portion 19, distincte de la première portion 18, interposée entre point d'injection 17 et le deuxième guide de lumière 7B. Comme cela sera décrit plus loin, on comprend par "interposée" que la première portion 18, respectivement la deuxième portion 19, est positionnée sur le parcours d'un front de matière plastique en fusion, lors de la fabrication de l'élément optique par injection, en amont du premier guide de lumière 7A, respectivement en amont du deuxième guide de lumière 7B. Autrement dit, la matière plastique en fusion destinée à former le premier guide de lumière 7A passe à l'intérieur du moule d'abord par ladite première portion 18. De même, la deuxième portion 19 est positionnée sur le parcours d'un front de matière plastique en fusion en amont du deuxième guide de lumière 7B. Autrement dit, la matière plastique en fusion destinée à former le deuxième guide de lumière 7B passe à l'intérieur du moule d'abord par ladite deuxième portion 19. Plus précisément, le premier guide de lumière 7A est rempli par de la matière plastique dont le front passe par la première portion 18 mais pas par la deuxième portion 19, et le deuxième guide de lumière 7B est rempli par de la matière plastique dont le front passe par la deuxième portion 19 mais pas par la première portion 18. Les portions 18 et 19 sont notamment formées dans la partie centrale 13 du corps. Selon l'invention, une épaisseur e1 de la première portion 18 est strictement inférieure à une épaisseur e2 de la deuxième portion 19. L'épaisseur d'une portion 18 ou 19 désigne la dimension de cette portion perpendiculairement au plan dans lequel la partie centrale 13 s'étend, c’est-à-dire la dimension parallèle à l'axe optique X. Cette différence d'épaisseur est notamment bien illustrée sur la figure 3. L'épaisseur e1 peut par exemple comprendre une épaisseur inférieure ou égale à 80% de l'épaisseur e2, voire inférieure ou égale à 70% de l'épaisseur e2, voire même inférieure ou égale à 50% de l'épaisseur e2. La première portion 18 et la deuxième portion 19 sont avantageusement disposées dans des zones de l’élément optique 2 qui ne sont pas destinées à être traversées par la lumière émise par les sources lumineuses 3. Selon un mode de réalisation, cette variation d'épaisseur peut être obtenue en amincissant la première portion 18 relativement à l'épaisseur du reste de la partie centrale 13 du corps 6. Selon un autre mode de réalisation, cette variation d'épaisseur peut être obtenue en épaississant la deuxième portion 19 relativement à l'épaisseur du reste de la partie centrale 13 du corps 6. Selon encore un autre mode de réalisation, et comme cela est illustré sur la figure 3, cette variation d'épaisseur peut être obtenue en amincissant la première portion 18 et en épaississant la deuxième portion 19 relativement à l'épaisseur du reste de la partie centrale 13 du corps 6.
L'amincissement de la première portion 18 peut être obtenu en prévoyant une dépression sur la face postérieure de la partie centrale 13, c’est-à-dire la face de la partie centrale depuis laquelle les guides de lumières sont saillants. En variante, l'amincissement de la première portion 18 pourrait être obtenu en prévoyant une dépression sur la face antérieure de la partie centrale 13, opposée à la face postérieure, voire même en prévoyant une dépression sur les faces postérieure et antérieure. De même, l'épaississement de la deuxième portion 19 peut être obtenu en prévoyant une surépaisseur de matière sur la face postérieure et/ou sur la face antérieure de la partie centrale 13.
La première portion 18 peut s'étendre entre deux piliers 20 s'étendant parallèlement au troisième axe Z. Les deux piliers 20 peuvent notamment appartenir au noyau de l'élément optique 2 dans l'hypothèse où l'élément optique serait fabriqué par un procédé de bi-injection. Comme cela est visible sur la figure 2, la première portion 18 peut comprendre une forme globalement rectangulaire. En variante, toute autre forme pourrait être envisagée, par exemple plus généralement toute forme polygonale telle qu'une forme triangulaire ou trapézoïdale. Les sommets de cette forme peuvent éventuellement être arrondis. Ainsi, la première portion peut aussi comprendre une forme ellipsoïdale, voire même une forme circulaire. Plus généralement, la première portion 18 peut adopter toute forme géométrique permettant d'équilibrer la propagation d'un front de matière plastique en fusion tel que cela va maintenant être expliqué.
La différence d'épaisseur entre la première portion 18 et la deuxième portion 19 permet de remplir simultanément le premier guide de lumière 7A et le deuxième guide de lumière 7B lors de l'injection de l'élément optique dans un moule d'injection. En effet, une épaisseur e1 plus faible forme une restriction de section qui a tendance à ralentir la propagation du front de matière plastique en fusion lors du procédé d'injection. Au contraire, une épaisseur e2 plus importante facilite la propagation du front de matière plastique en fusion lors du procédé d'injection. On arrive ainsi à compenser l'effet causé par des distances variables entre le point d'injection et chaque guide de lumière. On peut ainsi concevoir la partie centrale 13 du corps 6 de sorte à ce que le front de matière plastique en fusion atteigne simultanément chacun des guides de lumière. Par "simultanément", on comprend qu'il peut subsister des écarts dans le remplissage de chaque guide de lumière mais que ces écarts sont significativement réduits comparativement à un même élément optique qui serait dépourvu d'artifice pour équilibrer la propagation du front de matière plastique en fusion.
Les figures 4 et 5 illustrent bien le bénéfice apporté par l'invention. Ces figures correspondent à un remplissage partiel de l’élément optique 2 lors de son injection. La partie remplie par la matière plastique y est figurée par les points, et le front de matière, dans la zone des guides de lumière 7, par la courbe en traits pointillés. La figure 4 est une simulation d'injection d'un élément optique selon l'invention. On constate que le front F1 de matière plastique en fusion est sensiblement perpendiculaire à l'axe optique X. Les différents guides de lumière 7 sont donc remplis sensiblement simultanément. Au contraire, la figure 5 est une simulation d'injection du même élément optique mais sans variation d'épaisseur de la partie centrale 13 du corps 6. On constate que le front F2 de matière plastique en fusion présente une forme en arc de cercle : comme le front de matière plastique en fusion présente une vitesse globalement uniforme dans toute les directions, les guides de lumières 7 les plus éloignés du point d'injection 17 sont remplis après les guides de lumières les plus proches du point d'injection.
Grâce à l'invention, comme les guides de lumière 7 sont remplis sensiblement simultanément lors du procédé d'injection, on équilibre les pressions exercées sur les différentes parois du moule d'injection. En particulier, le moule d'injection, lequel comprend une forme complémentaire à celle de l'élément optique 2, comprend des lames métalliques relativement fines s'étendant entre les guides de lumière 7. Lorsque les pressions exercées par la matière plastique en fusion sur les lames métalliques du moule sont déséquilibrées, celle-ci peuvent se tordre, voire se casser. Lorsque ces lames se tordent, cela induit des défauts géométriques sur les guides de lumière 7 et donc un défaut de précision des faisceaux de lumière issus de ces guides optiques. Ainsi, l'invention permet donc d'améliorer la précision optique de l'élément optique 2. L'invention permet également de préserver le moule d'injection et donc de simplifier la fabrication de l'élément optique 2. L'invention permet également d'augmenter la pression de maintien lors de l'injection de l'élément optique. Ceci permet d'envisager l'utilisation d'une plus large gamme de matériaux plastiques.
On peut notamment envisager un élément optique 2 constitué d'un polymère thermoplastique transparent, notamment du polyméthacrylate de méthyle (PMMA), du polyamide (PA) ou du polycarbonate (PC). Un polymère thermoplastique est plus rigide que la silicone précédemment employée pour ce type d'élément optique. L'utilisation d'un polymère thermoplastique permet d'obtenir des guides de lumière plus long et ne requiert pas l'utilisation de pièces structurelles supplémentaires pour soutenir l'élément optique.
Pour fabriquer un module lumineux 1 , on peut tout d'abord injecter l'élément optique 2 dans un moule d'injection. Grâce à l'invention, les différents guides de lumière sont remplis simultanément ou quasi simultanément durant ce procédé d'injection, ce qui permet de préserver le moule d'injection tout en atteignant une qualité optique optimale de l'élément optique 2. L'axe de démoulage de l'élément optique peut être sensiblement parallèle à l'axe optique X. Comme les guides de lumière 7 sont non déformés, le démoulage de l'élément optique 2 est également facilité. Ensuite, et de manière optionnelle, une carotte comprenant le point d'injection 17 peut être découpée. Dans certains cas, le point d'injection 17 peut donc ne plus être présent, ou être présent sous forme d'un vestige, sur la pièce qui est intégrée dans le dispositif optique. Cependant, la zone d’entrée de matière de l’élément optique 2 reste toujours visible et identifiable. Ainsi, dans le cadre de l’invention, ladite zone d’entrée de matière, c’est-à-dire la zone de l'élément optique 2 par laquelle la matière est entrée lors de l’injection, est assimilée au point d’injection 17, lorsque ce dernier n’est plus présent sur ledit élément optique 2. Ensuite, l'élément optique 2 peut être assemblé sur une carte de circuit imprimée 4 comprenant des sources de lumière 3, notamment au moyen des vis de fixation 5. Le caractère monobloc de l'élément optique 2 permet un très bon positionnement des guides de lumière relativement aux sources de lumière 3.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Elément optique (2) en matière plastique injectée comprenant une pluralité de guides de lumière (7) s'étendant les uns à côté des autres, l'élément optique comprenant en outre un corps (6) depuis lequel s'étendent lesdits guides de lumière, le corps comprenant un point d'injection (17) par lequel de la matière plastique a été injectée pour former l'élément optique, le corps (6) comprenant une première portion (18) interposée entre ledit point d'injection et au moins un premier guide de lumière (7A), le corps (6) comprenant une deuxième portion (19) distincte de la première portion (18) et interposée entre ledit point d'injection et au moins un deuxième guide de lumière (7B), l'au moins un deuxième guide de lumière (7B) étant plus éloigné dudit point d'injection que l'au moins un premier guide de lumière (7A), une épaisseur (e1 ) de la première portion (18) étant strictement inférieure à une épaisseur (e2) de la deuxième portion (19) de manière à remplir simultanément l'au moins un premier guide de lumière et l'au moins un deuxième guide de lumière lors de l'injection de l'élément optique (2) dans un moule d'injection.
2. Elément optique (2) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les guides de lumières (7) s'étendent sensiblement parallèlement à un même axe optique (X).
3. Elément optique (2) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ladite première portion (18) et ladite deuxième portion (19) du corps (6) s'étendent chacune dans un plan sensiblement perpendiculaire à l'axe optique (X), notamment dans un même plan perpendiculaire à l'axe optique (X).
4. Elément optique (2) selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que les guides de lumière (7) de la pluralité de guides de lumière sont répartis le long d'un deuxième axe (Y), sensiblement perpendiculaire à l'axe optique (X).
5. Elément optique (2) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en que chaque guide de lumière (7) de la pluralité de guides de lumière comprend une section transversale à la direction dans laquelle il s'étend qui présente une forme sensiblement polygonale, notamment une forme rectangulaire.
6. Elément optique (2) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque guide de lumière (7) de la pluralité de guides de lumière comprend une première extrémité (8) liée audit corps (6) et une deuxième extrémité (9) libre, une distance (D1 ) séparant la deuxième extrémité (9) de deux guides de lumière (7) adjacents étant inférieure ou égale à 4mm, et/ou une longueur (L1 ) de chaque guide de lumière (7) mesurée entre sa première extrémité (8) et sa deuxième extrémité (9) étant supérieure ou égale à 7mm.
7. Elément optique (2) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite matière plastique est un polymère thermoplastique transparent, notamment du polyméthacrylate de méthyle ou du polyamide ou du polycarbonate.
8. Module lumineux (1 ), caractérisé en ce qu'il comprend un élément optique (2) selon l'une des revendications précédentes et un ensemble de sources de lumière (3), une source de lumière distincte étant positionnée en vis-à-vis de chaque guide de lumière (7) de l'élément optique.
9. Procédé de fabrication par injection de matière plastique d'un élément optique (2) comprenant une pluralité de guides de lumière (7) s'étendant les uns à côté des autres, l'élément optique (2) comprenant en outre un corps (6) depuis lequel s'étendent lesdits guides de lumière, le corps comprenant un point d'injection (17), le corps comprenant une première portion (18) interposée entre ledit point d'injection et au moins un premier guide de lumière (7A), le corps comprenant une deuxième portion (19) distincte de la première portion (18) et interposée entre ledit point d'injection et au moins un deuxième guide de lumière (7B), l'au moins un deuxième guide de lumière (7B) étant plus éloigné dudit point d'injection que l'au moins un premier guide de lumière (7A), le procédé de fabrication comprenant :
- l'injection de matière plastique en fusion par le point d'injection (17), puis
- le remplissage simultané de l'au moins un premier guide de lumière (7A) et l'au moins un deuxième guide de lumière (7B) par de la matière plastique en fusion.
10. Moule d'injection configuré pour fabriquer un élément optique (2) selon l'une des revendications 1 à 7.
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