Module optique pour dispositif d'éclairage et/ou de signalisation deOptical module for lighting and / or signaling device
vé-hicule La présente invention concerne des modules optiques destinés à être intégrés dans des dispositifs d'éclairage et/ou de signalisation plus particulièrement prévus pour véhicules automobiles. On comprend par module optique un ensemble d'éléments comprenant au moins une source lumineuse et apte à émettre au moins un type donné de faisceau remplissant une fonction d'éclairage ou une fonction de ~o signalisation. Les fonctions d'éclairage les plus connues comprennent principale-ment les faisceaux de croisement, de route, d'antibrouillard, et les fonctions de signalisation comprennent principalement les feux de position, les feux indicateurs de changement de direction, les feux indicateurs de freinage, les feux de recul, les feux arrière de brouillard et les feux diurnes (connus sous le terme anglais de Day Run- 15 ning Light et de son abréviation : DRL). Chaque fonction comporte généralement une source lumineuse, un réflecteur renvoyant les rayons lumineux émis par la source dans une direction générale d'émission, et éventuellement une glace de fermeture, et éventuellement un écran intermédiaire, encore appelé voyant, participant ou non à la formation du faisceau 2u lumineux, res différents éienï-nts étant agencés pour fournir un faisceau d'éclairage ou de signalisation dont les caractéristiques géométriques et photométriques doivent être conformes à différentes réglementations. La glace de fermeture du boîtier est généralement commune à tous les dispositifs présents dans le même boîtier. Chaque fonction nécessite ainsi un volume minimal pour son implantation dans 25 un dispositif d'éclairage ou de signalisation particulier. Cependant, le volume disponible pour implanter des dispositifs d'éclairage ou de signalisation est de plus en plus réduit aussi bien à l'avant qu'à l'arrière d'un véhicule automobile moderne. En effet, les contraintes de l'aérodynamique et les conceptions des stylistes conduisent à des formes souvent différentes de celles qui résulteraient uniquement de considérations 30 techniques. Ce besoin de compacité accrue se fait notamment sentir en ce qui concerne la profondeur des modules. Il est en outre important que cette compacité ne s'obtienne pas au détriment des performances optiques du module. -2 Enfin, l'aspect visuel du module est d'une grande importance désormais, et il est de plus en plus de demandé de concevoir des modules optiques d'aspect nouveau, et qui aient notamment un aspect à l'état allumé et un aspect à l'état éteint qui soient adaptables et distincts. The present invention relates to optical modules intended to be integrated in lighting and / or signaling devices more particularly intended for motor vehicles. An optical module comprises a set of elements comprising at least one light source and capable of emitting at least one given type of beam that performs a lighting function or a signaling function. The most known lighting functions mainly comprise the crossing beams, road, fog, and signaling functions mainly include position lights, direction indicator lights, brake indicator lights, reversing lights, fog taillights and daytime running lights (known as Day Running Light and its abbreviation: DRL). Each function generally comprises a light source, a reflector returning the light rays emitted by the source in a general direction of transmission, and possibly a closing window, and possibly an intermediate screen, also called light, participating or not in the formation of the light. Beam 2u bright, res different éienï-nts being arranged to provide a lighting or signaling beam whose geometric and photometric characteristics must comply with different regulations. The housing closure glass is generally common to all devices in the same housing. Each function thus requires a minimum volume for its implementation in a particular lighting or signaling device. However, the volume available to implement lighting or signaling devices is increasingly reduced both front and rear of a modern motor vehicle. Indeed, the constraints of aerodynamics and the designers' conceptions lead to shapes that are often different from those that would result solely from technical considerations. This need for increased compactness is particularly felt with regard to the depth of the modules. It is also important that this compactness is not obtained at the expense of the optical performance of the module. -2 Finally, the visual aspect of the module is of great importance from now on, and it is more and more requested to design optical modules of new appearance, and which have in particular an appearance in the on state and a aspect in the off state that are adaptable and distinct.
Il est déjà connu du brevet EP 1 746 339 un module optique utilisant une source de lumière sous forme d'une diode électroluminescente (ou LED , abréviation correspondant au terme anglais Light Emitting Diode), un système optique d'entrée comprenant un élément de collimation recevant les rayons lumineux émis par la source et transmettant un faisceau de rayons parallèles vers un système optique de to sortie permettant la formation d'un faisceau lumineux d'éclairage ou de signalisation ; II est également connu de la demande de brevet EP 0 641 967 un module optique comprenant une source de lumière sous forme d'une lampe halogène, disposée au fond d'un réflecteur devant lequel est disposée une surface diffractive du type à 15 modulation de phase. Le but de l'invention est de proposer un nouveau module optique surmontant les inconvénients précités, et qui soit notamment particulièrement compact, performant optiquement et offrant une plus grande liberté de style, notamment de plus larges possibilités en terme d'aspect visuel à l'état allumé et/ou à l'état éteint. 20 L'invention a pour objet un module optique pour dispositif d'éclairage et/ou de signalisation, notamment pour véhicule automobile, comportant -au moins une source lumineuse, - au moins un système optique de sortie pour la formation d'un faisceau lumineux d'éclairage ou de signalisation, 25 au moins un système optique d'entrée comprenant un élément de collimation dioptrique recevant des rayons lumineux émis par la source et transmettant un faisceau de rayons parallèles vers ledit système optique de sortie, tel que le système optique de sortie comprend un élément optique à microstructures sous forme d'un diffuseur holographique ou d'un diffuseur diffractif ou d'un diffuseur 30 réfractif, qui peut être notamment constitué d'une matrice de micro-lentilles. Ce type de conception de module permet en effet de cumuler nombre d'avantages : notamment en se passant de réflecteur, il peut avoir une profondeur très réduite. Il permet aussi d'offrir un style tout à fait nouveau : les éléments optiques à microstructures peuvent conférer au module un aspect à l'état éteint très par- ticulier, notamment de type verre dépoli, très différent de son aspect allumé qui peut, par exemple, présenter une tache lumineuse unique homogène ou plusieurs spots lumineux distincts. En outre, il est très efficace sur le plan optique, car ces microstructures permettent d'obtenir, à partir d'un faisceau préalablement collimaté, un faisceau dont la distribution et le ou les maxima d'intensité sont très précisément ajustés. De préférence, les systèmes optiques d'entrée et de sortie sont donc dépourvus de réflecteur. On comprend par réflecteur des éléments comprenant une surface réfléchissante car métallique ou métallisée, notamment aluminée, comme io des réflecteurs en tôle ou en matériau polymère recouvert d'un revêtement à base d'aluminium. Pouvoir éliminer tout réflecteur du module optique est très intéressant en terme d'encombrement, car la présence d'un réflecteur, généralement bombé, requiert généralement que le module ait une profondeur significative. Selon un mode de réalisation, le système optique d'entrée et le système opti- 15 que de sortie sont d'une seule pièce. On comprend par une seule pièce le fait qu'ils soient intégrés dans un même composant, et qu'on puisse ainsi fabriquer l'ensemble en un minimum d'étapes, voire en une seule si le tout est à base, par exemple, de polymère(s) qu'on peut mouler en une fois. Outre la compacité et la plus grande facilité de fabrication, ce choix d'intégration permet aussi d'éviter, lors du 20 moi-Mage des différents éléments du module. d'avoir à prévoir des moyens de positionnement relatif entre systèmes optiques d'entrée et de sortie. Selon une variante, l'élément optique à microstructures est disposé contre ou fait partie de la face de sortie de l'élément de collimation. On peut ainsi avoir un élément de collimation à base de polymère(s) comprenant l'élément à microstructu- 25 res, le tout étant moulé en une seule étape. On peut aussi choisir un élément de collimation en verre, sur la face duquel on vient apposer l'élément à microstructures sous forme d'un film à base de polymère(s). Une autre option que celle décrite plus haut consiste à ce que le système op-tique d'entrée et le système optique de sortie soient distincts. 30 Selon un mode de réalisation correspondant à cette autre option, l'élément optique à microstructures fait partie d'un écran disposé en aval de l'élément de collimation. Selon un autre mode de réalisation, l'élément optique à microstructures fait partie intégrante de ou ,est apposé sur l'une des faces de la glace de fermeture du -4 dispositif d'éclairage ou de signalisation. On préfère que ce soit la face interne de la glace, celle tournée vers l'intérieur du dispositif, de façon à ce que l'élément optique à microstructures soit protégé au mieux, et que sa surface ne risque pas d'être dé-gradée. It is already known from patent EP 1 746 339 an optical module using a light source in the form of a light emitting diode (or LED, abbreviation corresponding to the English term Light Emitting Diode), an optical input system comprising a collimation element receiving the light rays emitted by the source and transmitting a beam of parallel rays to an output optical system for forming a lighting or signaling light beam; It is also known from patent application EP 0 641 967 an optical module comprising a light source in the form of a halogen lamp, arranged at the bottom of a reflector in front of which is disposed a diffractive surface of the phase-modulation type. . The object of the invention is to propose a new optical module overcoming the aforementioned drawbacks, and which is particularly particularly compact, optically efficient and offering greater freedom of style, including wider possibilities in terms of visual appearance to the state on and / or off. The subject of the invention is an optical module for a lighting and / or signaling device, in particular for a motor vehicle, comprising at least one light source, at least one optical output system for forming a light beam. or at least one input optical system comprising a dioptric collimating element receiving light rays emitted by the source and transmitting a beam of parallel rays to said output optical system, such as the optical system of the light source. The output comprises an optical element with microstructures in the form of a holographic diffuser or a diffractive diffuser or a refractive diffuser, which may in particular consist of a matrix of microlenses. This type of module design makes it possible to accumulate a number of advantages: in particular without reflector, it can have a very small depth. It also allows to offer a completely new style: microstructure optics can give the module a very unique off-state appearance, especially of frosted glass, which is very different from its lit appearance, which can For example, have a single homogeneous light spot or several distinct light spots. In addition, it is very effective from the optical point of view, because these microstructures make it possible to obtain, from a previously collimated beam, a beam whose distribution and intensity maxima or intensities are very precisely adjusted. Preferably, the optical input and output systems are therefore devoid of reflector. Reflectors are understood to include elements comprising a reflective surface, such as metal or metallized, in particular aluminized, such as reflectors made of sheet metal or of polymer material coated with an aluminum-based coating. Being able to eliminate any reflector of the optical module is very interesting in terms of size, because the presence of a reflector, generally curved, generally requires that the module has a significant depth. According to one embodiment, the input optical system and the output optical system are in one piece. One understands by the fact that they are integrated in the same component, and that one can thus manufacture the assembly in a minimum of steps, even in one if the whole is based, for example, of polymer (s) that can be molded at one time. In addition to compactness and ease of manufacture, this choice of integration also avoids, during the 20 Me-Mage of the various elements of the module. to have to provide relative positioning means between optical input and output systems. According to one variant, the microstructure optical element is disposed against or forms part of the exit face of the collimating element. It is thus possible to have a collimation element based on polymer (s) comprising the microstructure element, the whole being molded in a single step. It is also possible to choose a collimation element made of glass, on the face of which the microstructure element is affixed in the form of a film based on polymer (s). Another option than that described above is that the optical input system and the optical output system are distinct. According to an embodiment corresponding to this other option, the microstructured optical element is part of a screen disposed downstream of the collimating element. According to another embodiment, the optical element with microstructures is an integral part of or is affixed to one of the faces of the closing glass of the lighting or signaling device. It is preferred that this is the inner face of the ice, that facing the inside of the device, so that the microstructure optical element is protected at best, and that its surface is not likely to be de-graded .
De préférence, le module selon l'invention comprend une pluralité de sources lumineuses, avec soit le système optique d'entrée et/ou le système optique de sortie commun à plusieurs (ou toutes les) sources, soit un système optique d'entrée et/ou un système optique de sortie par source. De préférence encore, le module selon l'invention comprend une pluralité de lo sources lumineuses, avec soit l'élément optique à microstructures commun à toutes les sources ou plusieurs d'entre elles, soit un élément optique à microstructures par source lumineuse. Dans ce cas, on peut les faire fonctionner toutes en même temps, ou par groupes (alternativement ou cumulativement) avec l'alimentation électrique appropriée. Ce dernier cas de figure est intéressant si l'on veut, avec le même 15 module, émettre deux types faisceaux lumineux : on peut alors choisir x groupements de sources, chaque groupe ayant une source de caractéristiques différentes d'un autre groupe (couleur, type, puissance ...). Avantageusement, la ou les sources lumineuses sont choisies parmi les diodes électroluminescentes (LED) et les lampes halogène. En choisissant des LEDs, 20 on va obtenir le module optique le plus compact/le plus léger. Par contre, bien que la technologie des LEDs fait des progrès considérables, on peut se trouver limité en termes de puissance lumineuse disponible, notamment pour assurer des fonctions d'éclairage nécessitant de forts flux lumineux. En choisissant les lampes halogènes, on choisit une technologie de lampe bien connue, avec une large gamme de puis- 25 sances disponibles. L'élément de collimation peut être une lentille convergente dont le foyer est situé au voisinage de la source lumineuse, notamment une lentille de type lentille de Fresnel. Ce type de lentille est déjà utilisé dans les feux stop surélevés pour véhicule automobile. 30 L'élément de collimation peut être prolongé par un élément de guidage de la lumière, qui est distinct ou d'une pièce avec l'élément de collimation. L'élément de collimation va permettre d'obtenir un faisceau de rayons substantiellement parallèles entre eux, et l'élément de guidage, selon le principe connu du guide de lumière, va donc pouvoir amener ce faisceau dans la zone du module voulue, tout particulière- - ment dans la zone où se situe l'élément optique à microstructures (qui peut d'ailleurs constituer la face de sortie de cet élément de guidage ou y être apposé) : ce guide peut être rectiligne, courbe ou coudé, et augmente ainsi les possibilités d'implantation des différents éléments du module en fonction de son volume total et de sa géométrie alloués. Selon une variante, l'élément de collimation et la source lumineuse sont intégrés / d'une seule pièce. Cela est notamment le cas avec des sources lumineuses de type LEDs : elles ont généralement des surfaces émittrices planes qui sont protégées par des écrans protecteurs transparents du type dôme plein en polymère io au contact direct des surfaces émittrices ou du type écran transparent disposés à une certaine distance desdites surfaces. Dôme et écrans sont généralement en polymère, et on peut concevoir alors des écrans protecteurs modifiés de façon à remplir aussi le rôle de collimateurs du faisceau. L'élément optique à microstructures, notamment s'il s'agit d'un diffuseur holo- 15 graphique ou d'un diffuseur diffractif, peut présenter des microstructures d'une taille caractéristique (dimension correspondant sensiblement au diamètre de chaque microstructure) d'au plus 50 micromètres, notamment comprise entre 10 micromètres et 30 micromètres, et/ou d'une profondeur d'au plus 20 micromètres, notamment comprise entre 2 et 10 micromètres. S'il s'agit d'un diffuseur réfractif sous forme 20 d'une matrice de microlentilles, la dimension caractéristique des microstructures peut cependant atteindre 100 micromètres et leur profondeur peut atteindre 200 micromètres. Selon un exemple, l'élément optique à microstructures est un diffuseur holographique créant un motif elliptique, correspondant à une distribution d'intensité lu- 25 mineuse des rayons lumineux le traversant représentée par deux courbes sensiblement de forme gaussienne selon deux directions sensiblement perpendiculaires. L'élément optique à microstructures peut être défini selon une surface globalement sensiblement plane ou courbe. La dernière alternative est intéressante, notamment quand il est intégré à un écran, et que cet écran doit suivre, au moins par- 30 tiellement, le galbe de la glace de fermeture du dispositif d'éclairage ou de signalisation. Le module selon l'invention peut réaliser une ou plusieurs des fonctions, notamment de type signalisation, choisies parmi les fonctions stop (feu stop standard et feu stop surélevé), recul, lanterne, indicateur de direction, anti-brouillard, feu - diurne. Selon la nature des sources lumineuses, on peut aussi utiliser ce type de module pour l'obtention de faisceaux d'éclairage. Le module selon l'invention peut comprendre une pluralité de sources lumineuses dont la distance entre sources et/ou la distance élément de collimation - élément optique à microstructures est déterminée de façon à ce que l'aspect à l'état allumé du module présente plusieurs taches de lumière distinctes correspondant à chacune des sources ou une unique tache de lumière, qui s'avère être particulière-ment homogène. L'invention a également pour objet tout projecteur ou feu de véhicule intégrant io au moins un module optique tel que décrit plus haut, ainsi que le véhicule automobile sur lequel est monté ledit projecteur ou ledit feu. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description suivante d'exemples de réalisations non limitatifs, à l'aide des figures suivantes : 15 Figures 1 et 2: la représentation d'un premier exemple de réalisation d'un module optique selon l'invention, la figure 2 étant un agrandisse-ment schématique de l'élément de collimation représenté avec le reste du module en figure 1, Figures 3 à 5 : les courbes en trois dimensions représentant les intensi-20 tés lumineuses obtenues avec l'exemple de réalisation précédent (axes horizontaux : selon respectivement une direction verticale et une direc- tion horizontale, axe vertical : intensité lumineuse en Candélas) Figure 3 : intensités lumineuses, majorées de 30%, à obtenir pour réaliser un faisceau lumineux correspondant à un feu stop 25 réglementaire, Figure 4 : intensités en sortie de l'élément de collimation avant que les rayons ne traversent l'élément optique à microstructures, Figure 5: comparaison des intensités obtenues en sortie de l'élément optique à microstructures de type diffractif avec les in- 30 tensités définies réglementairement selon la figure 3, - Figures 6 à 8 : les représentations schématiques de 3 exemples de ré- alisation d'un module optique selon l'invention, - Figures 9, 10a, 10b : un exemple de réalisation d'un module optique selon l'invention avec plusieurs sources lumineuses, les figures 10a et 10b étant des agrandissements d'un élément de collimation représenté avec le reste du module en figure 9, Figure 11 a-b-c : un autre exemple de réalisation de module optique selon l'invention avec plusieurs sources lumineuses, en vue de face (fi- gure 11 a), en vue de dessus (figure 11 b) et en perspective (figure 11 c), - Figures 12 et 13 : un autre exemple de réalisation d'un élément de collimation pour un module optique selon l'invention en vue en perspective (figure 12) et selon une coupe transversale (figure 13), Figure 14 : un autre exemple de réalisation d'un élément de collimation to pour un module optique selon l'invention (coupe transversale), - Figure 15a-15b : un autre exemple d'un élément de collimation associé à une source de type lampe halogène en vue arrière (figure 15a) et en vue avant (figure 15b), - Figures 16 et 17: deux représentations schématiques de la forme et de 15 l'arrangement possibles des microstructures sur une portion de surfa-ces susceptible d'être utilisée comme élément optique à microstructures dans un module optique selon l'invention : - Figure 16 : une surface délimitant des motifs en relief - Figure 17 : une surface délimitant des motifs en creux, 20 Toutes ces figures sont très schématiques, et pas nécessairement à l'échelle afin d'en rendre la lecture plus facile. Par convention, dans la présente description, on appelle avant la direction dans laquelle est émise la lumière émergeant du dispositif d'éclairage ou de signalisation, et arrière la direction opposée. Sur la Figure 1, l'avant est ainsi à droite et 25 l'arrière à gauche. De même, les termes haut, bas , inférieur , supérieur , amont , aval , se rapportent aux différents éléments du module optique dans sa position de montage dans le feu ou le projecteur automobile, lui-même dans sa position de montage dans le véhicule et relativement à la direction générale de propagation de la lumière du module vers l'extérieur du module. 30 Dans toutes les représentations de modules optiques selon l'invention, ne sont représentés que les éléments ayant un rôle optique significatif, et non les éléments de type éléments de montage mécanique, ou même les éventuels éléments de refroidissement du module du type radiateurs, ou à tout le moins pas dans toutes les figures) 2919913 -8- Exemple 1 Cet exemple est illustré par les figures 1 (le module M entier), 2 (le collimateur C) et 6 (le module avec en outre la glace de fermeture du dispositif incorporant le module). Il concerne la réalisation d'un feu stop à l'aide d'une source lumineuse 5 S, qui est une LED lambertienne rouge de type Luxeon k2 de la société Lumileds, et d'un collimateur dioptrique C. La LED est associée à un radiateur Ra et fixée de façon connue sur un circuit imprimé PCB. Les faces externes f ext du collimateur C sont des surfaces proches d'une paraboloïde qui travaillent en réflexion totale, et sa face interne f int centrale travaille io en réfraction. Les rayons émis par la source S dans un demi-plan sont directement reçus par le collimateur C, dont le foyer est disposé au voisinage immédiat de la diode S. Les rayons lumineux émergeant du collimateur C forment un faisceau f de rayons parallèles. Ce faisceau est ensuite reçu par un écran E dont la surface tour-née vers le collimateur C est munie de microstructures. 15 Cet écran E est en polycarbonate PC. C'est un diffuseur holographique créant un motif elliptique. La distribution d'intensité lumineuse peut être représentée par deux gaussiennes différentes selon une direction verticale et une direction horizon-tale. Ces distributions se caractérisent par leur largeur totale à mi-hauteur, c'est-à-dire la largeur angulaire totale de la gaussienne correspondant à une valeur de 20 l'intensité égale à la moitié de l'intensité maximale. Pour un feu stop, la distribution d'intensité lumineuse requise par la réglementation peut être modélisée par deux gaussiennes différentes : une gaussienne avec une largeur à mi-hauteur d'environ 18 dans la direction horizontale et une gaussienne avec une largeur à mi-hauteur d'environ 15 dans la direction verticale. 25 L'écran E est donc choisi en fonction des largeurs à mi-hauteur adaptées pour créer un faisceau réglementaire stop à partir du faisceau sortant du collimateur C. La figure 6 représente le même module optique M, avec cette fois une glace de fermeture G du projecteur dans lequel le module est destiné à être implanté. Le galbe de cette glace G a volontairement été simplifié. Cette glace est en polymère 30 transparent et lisse ne modifiant substantiellement pas les faisceaux lumineux qui la traversent. (A noter que le même type de module peut être conçu avec une LED pour la-quelle le collimateur est directement implanté sur la LED (lentille qui forme un dôme au dessus de la surface émittrice de la LED par exemple). Les microstructures sont alors disposées soit sur la face interne de la glace G soit sur un écran E.) Les figures 3 à 5 montrent qu'on obtient effectivement avec un tel module un feu stop réglementaire : la figure 3 rappelle la courbe tridimensionnelle Cl de réfé- s rence des intensités requises pour un feu stop avec une majoration de 30%. La figure 4 reprend cette courbe de référence Cl, sur laquelle est superposée la courbe C2 correspondant au faisceau que l'on obtient avec le même module mais sans l'écran E. Enfin, la figure 5 superpose à la courbe de référence Cl la courbe C3 correspondant au faisceau émergeant du module cette fois muni de l'écran E. On voit lo que l'écran E a permis d ( écraser la courbe du faisceau, de façon à ne pas dé-passer les maxima d'intensité autorisés : le faisceau devient réglementaire grâce à E. A noter que le module selon les figures 1 et 6, de par la texture de l'écran, a un aspect à l'état éteint qui est laiteux, à la manière d'un verre dépoli, ne permettant is pas de voir derrière l'écran E. A l'état allumé, le spot de lumière peut selon les réglages avoir un contour flou ou net : On a une grande flexibilité d'aspect. Exemple 2 C'est une variante, illustrée par la figure 7, de l'exemple 1 : toutes choses étant égales par ailleurs, l'écran E de l'exemple précédent est supprimé, et les mi- 20 crostructures qu'il portait sont directement formées sur la face de sortie fs du collimateur C. Exemple 3 C'est une variante, illustrée par la figure 8, de l'exemple 1 : toutes choses étant égales par ailleurs, l'écran E de l'exemple précédent est supprimé, et les mi- 25 crostructures qu'il portait sont directement formées sur la face interne fi de la glace G. Exemple 4 Cet exemple est illustré par les figures 9 (le module en entier) et 10a, 10b (collimateur). II concerne la réalisation d'une fonction stop à l'aide de trois mêmes 30 LEDs rouges de type Advanced Power Top LEDs commercialisées par Osram, cha- cune des LEDs étant associée à un collimateur dioptrique C de type lentille de Fres- nel et utilisant un écran E commun à microstructures. Comme représenté sur les figures 10a et 10b, cette lentille de Fresnel est une lentille convergente à 3 zones 2919913 -Io- z1,z2,z3. Les LEDs S sont placées au foyer ou au voisinage du foyer de ces lentilles C, et les faisceaux issus de chaque lentille de Fresnel sont collimatés. Comme pour l'exemple 1, l'écran E est un diffuseur holographique fournissant une répartition elliptique d'intensité lumineuse dont la texturation est adaptée pour recueillir et formater les trois faisceaux. En fonction de la distance entre les LEDs et de la distance entre les faces de sortie des collimateurs et l'écran E, on peut obtenir différents effets : en allumant simultanément les trois LEDs, on peut obtenir une uni-que tache lumineuse allongée et homogène, ou au contraire deux ou trois taches lumineuses distinctes. io A noter que l'on peut également utiliser autant d'écrans E que de sources S et de collimateurs C. Exemple 5 Cet exemple est illustré par les figures 11 a, 11 b et11 c : il concerne une va-riante de réalisation d'un module optique suivant l'invention. Cette variante permet la 15 réalisation de deux fonctions optiques différentes dans le même module : un feu diurne ou DRL et un indicateur de direction avant. Cela est réalisé en n'allumant que certaines des LEDs simultanément et en utilisant des LEDs émettant des rayons lumineux de couleurs différentes. Le faisceau de feu diurne DRL est obtenu avec six LEDs blanches S1 de type 20 Luxeon k2 commercialisés par la société Lumileds, associées à 6 collimateurs C identiques à celui utilisé dans l'exemple 1. Les faisceaux collimatés en sortie des collimateurs C sont reçus par l'écran E dont la surface tournée vers les collimateurs C est munie de microstructures. L'indicateur de direction est fait à l'aide de quatre LEDs ambres S2 de type 25 Platinum Dragon commercialisés par la société Osram, associées à 4 collimateurs C identiques à ceux utilisés pour le DRL. Les faisceaux en sortant des collimateurs interceptent le même écran E commun aux deux fonctions. Les LEDs Si pour le faisceau DRL sont disposées de façon relativement éloignée (distance atteignant presque 10 cm pour la LED la plus éloignée) de l'écran, et 30 de façon à suivre le galbe donné à l'écran E. Cette disposition permet d'obtenir un aspect allumé très homogène et sous forme d'une tache lumineuse allongée continue. Les LEDs S2 pour l'indicateur de direction sont proches de l'écran E, ce qui permet l'obtention d'un aspect allumé pixélisé (c'est-à-dire sous forme de 4 spots lumineux distincts). Il est à noter que l'aspect éteint des deux fonctions est identique, l'écran E a un aspect laiteux , de verre dépoli et ne permet pas de voir ce qui est en amont dans le module. Les répartitions réglementaires pour le DRL et l'indicateur de direction étant différentes mais avec tout de même des similitudes dans la forme de la gaussienne caractérisant la distribution spatiale d'intensité lumineuse recherchée, la structuration de l'écran E a été adaptée pour réaliser un compromis permettant d'obtenir les deux fonctions avec le même écran. Exemple 6 Cet exemple est illustré par les figures 12 et 13 : il concerne une variante de io collimateur C, qui présente sur sa face de sortie fs les microstructures, ce qui permet de ne plus utiliser un écran et d'avoir un module avec un composant de moins. La figure 12 montre un collimateur coudé, la figure 13 représentant en section le trajet de quelques rayons lumineux à travers le collimateur : la collimation à proprement parlé est réalisée par la partie inférieure Pinf du collimateur. La lumière est ensuite 15 renvoyée vers la face de sortie fs du collimateur par réflexion totale sur la face oblique de la partie supérieure Psup du collimateur, qui agit à la façon d'un guide de lumière. L'intérêt d'une telle configuration de collimateur est que l'on peut disposer la LEd S non pas à l'arrière du module mais en partie inférieure, le collimateur se chargeant de rediriger le faisceau à 90 . 20 La géométrie de ce type de collimateur (exceptée la présence des microstructures sur sa face de sortie), tout comme pour l'exemple suivant, est décrite en détails dans le brevet EP 1 746 339 précité. Exemple 7 Cet exemple est illlustré par la figure 14 et concerne une autre variante de col- 25 limateur. Comme à l'exemple 6, sa face de sortie est munie de microstructures, ce qui permet de ne pas avoir d'écran séparé. Le collimateur a également une zone dédiée à la collimation des rayons reçus de la source P1, et une zone P2 qui a le rôle d'un guide optique. Dans cette configuration, la zone P2 fonctionnant en guide optique n'est pas coudée, et on retrouve la LED en partie arrière du module. 30 Exemple 8 Cet exemple est illustré par les figures 15a et 15b, et concerne une source lumineuse S sous forme d'une lampe halogène, associée à un collimateur C sous forme d'une lentille convergente de type lentille de Fresnel. Un écran E du type de - 12 - l'un de ceux décrits précédemment est ensuite disposé en aval de la lentille pour obtenir le faisceau approprié. Les figures 16 et 17 illustrent par des représentations schématiques des exemples d'état de surface pour les microstructures utilisées dans le cadre de l'invention : la figure 16 représente des motifs en bosses, comme on peut trouver dans des diffuseurs holographiques, diffractifs ou réfractifs réalisant des distributions d'intensité lumineuse de forme circulaire (même répartition spatiale d'intensité dans les directions verticale et horizontale) - la figure 17 représente des motifs en creux comme on peut trouver dans des diffuseurs holographiques, diffractifs ou réfractifs réalisant des distributions d'intensité lumineuse de forme elliptique (répartition spatiale d'intensité différente dans les directions verticale et horizontale) Ces figures montrent que les types de microstructures adaptés à l'invention sont multiples, prenant la forme de reliefs en bosses ou en creux de dimensions variables. La dimension des motifs comme détaillé précédemment est liée à la nature du diffuseur : la taille caractéristique des motifs pour un diffuseur réfractif est généralement plus importante que celled'un diffuseur holographique ou diffractif. La forme des motifs dépend de la distribution d'intensité à réaliser : pour une distribution gaussienne de formé elliptique, on utilise de préférence un diffuseur holographique avec des motifs en creux, pour une distribution gaussienne de forme circulaire, on utilise de préférence un diffuseur holographique avec des motifs en bosses, pour une distribution circulaire mais uniforme, on utilise de préférence un diffuseur réfractif avec des motifs en bosses. A noter que les diffuseurs holographiques sont principalement utilisés pour générer des distributions d'intensité gaussiennes de forme circulaire ou elliptique. Si l'on veut obtenir une forme du faisceau de sortie ou une distribution spatiale d'intensité dudit faisceau plus complexes, il est préférable d'avoir recours à un diffuseur diffractif ou réfractif. Le choix entre diffuseur réfractif et diffractif est souvent lié au caractère monochromatique ou non de la source, un module avec une LED rouge ou autre LED monochromatique utilise de préférence un diffuseur diffractif, alors que le diffuseur réfractif est le plus approprié pour une LED blanche. 13 - Tous les modules optiques décrits plus haut sont compacts, ont un encombrement qui peut s'adapter à chaque cas particulier, et sont très efficaces sur le plan optique : l'utilisation de ces microstructures permet d'obtenir exactement le faisceau voulu avec un excellent rendement. Preferably, the module according to the invention comprises a plurality of light sources, with either the optical input system and / or the optical output system common to several (or all) sources, or an optical input and output system. / or an optical output system by source. More preferably, the module according to the invention comprises a plurality of light sources, with either the optical element with microstructures common to all or several sources, or an optical element with microstructures by light source. In this case, they can all be operated at the same time, or in groups (alternatively or cumulatively) with the appropriate power supply. This last case is interesting if one wants, with the same module, to emit two types of light beams: one can then choose x groupings of sources, each group having a source of characteristics different from another group (color, type, power ...). Advantageously, the light source (s) are chosen from light emitting diodes (LEDs) and halogen lamps. By choosing LEDs, we will obtain the most compact / lightest optical module. On the other hand, although LED technology is making considerable progress, it may be limited in terms of available light output, especially to provide lighting functions requiring high luminous flux. By choosing the halogen lamps, a well-known lamp technology is chosen, with a wide range of power available. The collimating element may be a convergent lens whose focus is located in the vicinity of the light source, in particular a Fresnel lens type lens. This type of lens is already used in raised stop lamps for a motor vehicle. The collimating element may be extended by a light-guiding element, which is separate or integral with the collimating element. The collimation element will make it possible to obtain a beam of radii substantially parallel to each other, and the guide element, according to the known principle of the light guide, will thus be able to bring this beam into the zone of the desired module. - - ment in the area where the microstructure optical element (which may also constitute the output face of this guide element or be affixed to it): this guide may be rectilinear, curved or bent, and thus increases the possibilities of implementation of the various elements of the module according to its total volume and its allocated geometry. According to one variant, the collimation element and the light source are integrated / in one piece. This is particularly the case with light sources of the LED type: they generally have flat emitting surfaces which are protected by transparent protective screens of the polymer-filled dome type in direct contact with the emitting surfaces or of the transparent screen type arranged at a certain distance. distance from said surfaces. Dome and screens are generally made of polymer, and then protective screens can be designed modified to also fulfill the role of beam collimators. The microstructured optical element, especially if it is a hologram diffuser or a diffractive diffuser, may have microstructures of a characteristic size (dimension substantially corresponding to the diameter of each microstructure) of at most 50 micrometers, especially between 10 micrometers and 30 micrometers, and / or with a depth of at most 20 micrometers, especially between 2 and 10 micrometers. If it is a refractive diffuser in the form of a matrix of microlenses, the characteristic microstructure dimension can however reach 100 micrometers and their depth can reach 200 micrometers. According to one example, the microstructure optical element is a holographic diffuser creating an elliptical pattern, corresponding to a light intensity distribution of light rays therethrough represented by two substantially Gaussian shaped curves in two substantially perpendicular directions. The optical element with microstructures can be defined according to a generally substantially flat or curved surface. The last alternative is interesting, especially when it is integrated in a screen, and that this screen must follow, at least partially, the curve of the closing glass of the lighting or signaling device. The module according to the invention can perform one or more functions, including signaling type, selected from the stop functions (standard brake light and raised brake light), recoil, lantern, direction indicator, anti-fog, daytime running light. Depending on the nature of the light sources, this type of module can also be used to obtain lighting beams. The module according to the invention may comprise a plurality of light sources whose distance between sources and / or the distance between the collimation element and the microstructure optical element is determined in such a way that the illuminated aspect of the module has several distinct spots of light corresponding to each of the sources or a single spot of light, which proves to be particularly homogeneous. The invention also relates to any projector or vehicle light incorporating at least one optical module as described above, and the motor vehicle on which is mounted said projector or said fire. Other features and advantages of the present invention will emerge from the following description of nonlimiting exemplary embodiments, with the aid of the following figures: FIGS. 1 and 2: the representation of a first exemplary embodiment of a module FIG. 2 is a diagrammatic enlargement of the collimation element shown with the remainder of the module in FIG. 1; FIGS. 3 to 5 show the three-dimensional curves representing the intensities of light obtained with FIG. the previous embodiment (horizontal axes: respectively in a vertical direction and a horizontal direction, vertical axis: luminous intensity Candelas) Figure 3: light intensities, increased by 30%, to achieve to achieve a light beam corresponding to a regulatory stop light, FIG. 4: intensities at the output of the collimation element before the rays pass through the microstru optical element Figure 5: Comparison of the intensities obtained at the output of the diffractive-type microstructure optical element with the intensities defined by law in accordance with FIG. 3; FIGS. 6-8: schematic representations of three exemplary embodiments. an optical module according to the invention, - Figures 9, 10a, 10b: an embodiment of an optical module according to the invention with several light sources, Figures 10a and 10b being enlargements of a collimating element represented with the rest of the module in FIG. 9, FIG. 11 abc: another embodiment of optical module according to the invention with several light sources, in front view (FIG. 11 a), in plan view (FIG. 11 b) and in perspective (FIG. 11c), FIGS. 12 and 13: another exemplary embodiment of a collimation element for an optical module according to the invention in perspective view (FIG. 12) and in cross section (FIG. figure 13), FIG. 14: another exemplary embodiment of a collimation element to for an optical module according to the invention (cross section); FIG. 15a-15b: another example of a collimation element associated with a lamp-type source halogen in rear view (FIG. 15a) and in front view (FIG. 15b); FIGS. 16 and 17 are two diagrammatic representations of the possible shape and arrangement of the microstructures on a portion of surfacens that can be used As an optical element with microstructures in an optical module according to the invention: FIG. 16: a surface delimiting relief patterns; FIG. 17: a surface delimiting recessed patterns. All these figures are very schematic, and not necessarily at all. scale to make reading easier. By convention, in the present description, is called before the direction in which is emitted light emerging from the lighting or signaling device, and back the opposite direction. In Figure 1, the front is thus on the right and the rear on the left. Similarly, the terms high, low, lower, upper, upstream, downstream relate to the different elements of the optical module in its mounting position in the fire or the automotive headlight, itself in its mounting position in the vehicle and relative to the general direction of propagation of the module light to the outside of the module. In all the optical module representations according to the invention, only the elements having a significant optical role are represented, and not the elements of the mechanical mounting element type, or even the possible cooling elements of the radiator type module, or at least not in all the figures) Example 1 This example is illustrated by FIGS. 1 (the whole module M), 2 (the collimator C) and FIG. 6 (the module with, in addition, the closure glass of FIG. device incorporating the module). It relates to the production of a stop light using a light source 5 S, which is a Lambertian LED red Luxeon type of the company Lumileds, and a dioptric collimator C. The LED is associated with a radiator Ra and fixed in a known manner on a PCB printed circuit. The outer faces f ext of the collimator C are surfaces close to a paraboloid which work in total reflection, and its central inner face f int works in refraction. The rays emitted by the source S in a half-plane are directly received by the collimator C, whose focus is arranged in the immediate vicinity of the diode S. The light rays emerging from the collimator C form a beam f of parallel rays. This beam is then received by a screen E whose rotated surface towards the collimator C is provided with microstructures. This screen E is PC polycarbonate. It is a holographic diffuser creating an elliptical pattern. The luminous intensity distribution can be represented by two different Gaussians in a vertical direction and a horizon-tal direction. These distributions are characterized by their total width at mid-height, i.e. the total angular width of the Gaussian corresponding to a value of the intensity equal to half of the maximum intensity. For a stop light, the luminous intensity distribution required by the regulations can be modeled by two different Gaussians: a Gaussian with a width at mid-height of approximately 18 in the horizontal direction and a Gaussian with a width at mid-height about 15 in the vertical direction. The screen E is thus chosen according to the widths at half-height adapted to create a regulatory beam stop from the beam coming out of the collimator C. FIG. 6 represents the same optical module M, this time with a closing glass G projector in which the module is intended to be implanted. The curve of this ice cream G has been deliberately simplified. This ice is transparent and smooth polymer substantially not altering the light beams passing through it. (Note that the same type of module can be designed with an LED for which the collimator is directly implanted on the LED (lens that forms a dome above the emitting surface of the LED for example) .The microstructures are then arranged either on the inner face of the glass G or on a screen E.) FIGS. 3 to 5 show that a regulation brake light is obtained with such a module: FIG. 3 recalls the three-dimensional reference curve C1. intensities required for a stop light with a 30% increase. FIG. 4 shows this reference curve C1, on which is superimposed the curve C2 corresponding to the beam obtained with the same module but without the screen E. Finally, FIG. 5 superimposes on the reference curve C1 the curve C3 corresponding to the emerging beam of the module this time provided with the screen E. It is seen that the screen E has allowed to crush the curve of the beam, so as not to exceed the intensity maxima allowed: the beam becomes regulatory thanks to E. Note that the module according to Figures 1 and 6, because of the texture of the screen, has an appearance in the off state that is milky, like a frosted glass, does not It is not possible to see behind the screen E. In the lit state, depending on the settings, the light spot may have a fuzzy or sharp outline: It has a great flexibility of appearance Example 2 This is a variant, illustrated in Figure 7, Example 1: all other things being equal, n E of the previous example is omitted, and the microstructures it bore are directly formed on the outlet face fs of the collimator C. Example 3 This is a variant, illustrated by FIG. 8, of FIG. example 1: all things being equal, the screen E of the previous example is deleted, and the microstructures it bore are directly formed on the inner face fi of the ice-cream G. Example 4 This example is illustrated in FIGS. 9 (the entire module) and 10a, 10b (collimator). It concerns the production of a stop function using the same three red LEDs of the Advanced Power Top LEDs type sold by Osram, each of the LEDs being associated with a Fresnel lens type dioptric collimator C and using a common E-screen with microstructures. As shown in FIGS. 10a and 10b, this Fresnel lens is a 3-zone convergent lens 2919913-I-z1, z2, z3. The LEDs S are placed at the focus or near the focus of these lenses C, and the beams from each Fresnel lens are collimated. As for example 1, the screen E is a holographic diffuser providing an elliptical distribution of light intensity whose texturing is adapted to collect and format the three beams. Depending on the distance between the LEDs and the distance between the output faces of the collimators and the screen E, different effects can be obtained: by simultaneously switching on the three LEDs, a uniform and elongated luminous spot can be obtained. or, on the contrary, two or three distinct luminous spots. It should be noted that it is also possible to use as many screens E as with sources S and collimators C. EXAMPLE 5 This example is illustrated by FIGS. 11a, 11b and 11c. It relates to a variant embodiment of FIG. an optical module according to the invention. This variant allows the realization of two different optical functions in the same module: a daytime running light or DRL and a forward direction indicator. This is achieved by lighting only some of the LEDs simultaneously and using LEDs emitting light rays of different colors. The DRL daytime running light beam is obtained with six white Luxeon S1 type S1 LEDs marketed by the company Lumileds, associated with 6 C-collimators identical to that used in example 1. The collimated beams at the output of the C-collimators are received by the screen E whose surface facing the collimators C is provided with microstructures. The direction indicator is made using four amber S2 Platinum Dragon 25 LEDs marketed by the company Osram, associated with 4 C-collimators identical to those used for the DRL. The beams leaving the collimators intercept the same screen E common to both functions. The LEDs Si for the beam DRL are arranged relatively distantly (distance of up to almost 10 cm for the farthest LED) from the screen, and so as to follow the curve given to the screen E. This arrangement makes it possible to to obtain a very uniformly lit appearance and in the form of a continuous elongated luminous spot. The LEDs S2 for the direction indicator are close to the screen E, which makes it possible to obtain a pixelated lit appearance (that is to say in the form of 4 distinct light spots). It should be noted that the appearance of the two functions is identical, the screen E has a milky, frosted glass and does not allow to see what is upstream in the module. Since the regulatory distributions for the DRL and the direction indicator are different but still have similarities in the shape of the Gaussian characterizing the desired spatial distribution of light intensity, the structuring of the screen E has been adapted to achieve a compromise to get both functions with the same screen. Example 6 This example is illustrated by FIGS. 12 and 13: it relates to a variant of the collimator C, which has on its output face fs the microstructures, which makes it possible to no longer use a screen and to have a module with a component of less. FIG. 12 shows an angled collimator, FIG. 13 showing in section the path of a few light rays through the collimator: the collimation properly speaking is carried out by the lower part Pinf of the collimator. The light is then returned to the output side fs of the collimator by total reflection on the oblique face of the collimator upper part Psup, which acts in the manner of a light guide. The advantage of such a collimator configuration is that we can have the LEd S not at the rear of the module but at the bottom, the collimator is responsible for redirecting the beam to 90. The geometry of this type of collimator (except the presence of the microstructures on its exit face), as for the following example, is described in detail in the above-mentioned patent EP 1 746 339. Example 7 This example is illustrated in FIG. 14 and relates to another variant of collector. As in Example 6, its output face is provided with microstructures, which makes it possible to have no separate screen. The collimator also has an area dedicated to the collimation of the rays received from the source P1, and a zone P2 which acts as an optical guide. In this configuration, the zone P2 operating in optical guide is not bent, and there is the LED at the rear of the module. EXAMPLE 8 This example is illustrated by FIGS. 15a and 15b, and relates to a light source S in the form of a halogen lamp, associated with a collimator C in the form of a convergent lens of the Fresnel lens type. A screen E of the type of one of those described above is then disposed downstream of the lens to obtain the appropriate beam. FIGS. 16 and 17 illustrate by schematic representations examples of surface state for the microstructures used in the context of the invention: FIG. 16 represents humped patterns, as can be found in holographic, diffractive or refractive diffusers realizing circular light intensity distributions (same spatial intensity distribution in the vertical and horizontal directions) - Fig. 17 shows recessed patterns as can be found in holographic, diffractive or refractive diffusers making scattering distributions. luminous intensity of elliptical shape (spatial distribution of different intensity in the vertical and horizontal directions) These figures show that the types of microstructures adapted to the invention are multiple, taking the form of reliefs in bumps or recesses of variable dimensions. The dimension of the patterns as detailed above is related to the nature of the diffuser: the characteristic size of the patterns for a refractive diffuser is generally larger than that of a holographic or diffractive diffuser. The shape of the patterns depends on the intensity distribution to be achieved: for a Gaussian elliptical distribution, a holographic diffuser with recessed patterns is preferably used, for a circular Gaussian distribution, a holographic diffuser is preferably used. with bump patterns, for circular but uniform distribution, a refractive diffuser with bump patterns is preferably used. Note that holographic diffusers are mainly used to generate circular or elliptical Gaussian intensity distributions. If it is desired to obtain a more complex shape of the output beam or a spatial distribution of intensity of said beam, it is preferable to use a diffractive or refractive diffuser. The choice between refractive and diffractive diffusers is often linked to the monochromatic character or not of the source, a module with a red LED or other monochromatic LED preferably uses a diffractive diffuser, while the refractive diffuser is the most suitable for a white LED. 13 - All optical modules described above are compact, have a size that can adapt to each particular case, and are very effective in terms of optics: the use of these microstructures makes it possible to obtain exactly the desired beam with a excellent performance.
A noter que, de façon générale dans la mise en oeuvre de l'invention, la forme du faisceau de sortie est projetée par l'écran/la surface porteuse des microstructures, et va donc en dépendre : si un veut une répartition circulaire ou elliptique, c'est le choix de l'écran/de la surface porteuse qui sera déterminant. Mais la plage éclairante va dépendre aussi de la forme de la surface de sortie du collimateur : ainsi, si la face de sortie des collimateurs est très proche de l'écran à microstructures, la plage éclairante de l'écran va en fait correspondre à la forme de la surface de sortie du collimateur. Et cette face peut avoir des contours variés, circulaires, mais aussi carrés etc.... On peut notamment utiliser des lentilles de Fresnel à contour carré. On peut aussi utiliser des surfaces de sortie de collimateurs usuelles, circulaires, et en 1s occulter les bords avec des masques de contours voulus : on perd un peu en flux lumineux, mais on peut conserver sans modification les collimateurs. Si on a plusieurs sources associées à plusieurs collimateurs, et si on recule suffisamment des collimateurs par rapport à l'écran, l'écran va mélanger les rayons sortant des différents collimateurs, la plage éclairante s'en trouvant modifiée. Note that, generally in the implementation of the invention, the shape of the output beam is projected by the screen / the carrier surface of the microstructures, and will therefore depend on it: if one wants a circular or elliptical distribution it is the choice of the screen / the supporting surface that will be decisive. But the illuminating surface will also depend on the shape of the collimator output surface: thus, if the collimator output face is very close to the microstructure screen, the illuminating surface of the screen will actually correspond to the collimator output surface. shape of the collimator output surface. And this face can have various contours, circular, but also square etc .... It can especially use Fresnel lenses with a square outline. It is also possible to use conventional, circular collimator exit surfaces and to conceal the edges with masks of desired contours: a little is lost in luminous flux, but the collimators can be kept without modification. If there are several sources associated with several collimators, and if enough collimators are moved back relative to the screen, the screen will mix the rays coming out of the different collimators, the illuminating surface being modified.
20 A noter en outre que l'élément à microstructures, notamment du type diffuseur, per-met des tolérances de positionnement (quand il se présente sous forme d'un écran séparé notamment) qui sont très acceptables sur le plan de la faisabilité industrielle, il en est de même du positionnement relatif entre l'écran et le collimateur quand ce sont deux composants distincts.It should be further noted that the microstructure element, in particular of the diffuser type, allows positioning tolerances (when it is in the form of a separate screen in particular) which are very acceptable in terms of industrial feasibility. it is the same relative positioning between the screen and the collimator when they are two separate components.