FR2941033A1 - Bloc optique a amplification de photons par luminescence - Google Patents

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Abstract

Un bloc optique (BO), par exemple destiné à équiper un véhicule automobile, comprend un boîtier (B) logeant au moins une source de photons (SP) et solidarisé à au moins un élément (E) qui est situé sur le trajet des photons et qui comprend un matériau amplificateur de photons propre, en cas d'excitation par des photons émis par la source (SP), à produire par luminescence un nombre de photons qui est supérieur au nombre de photons émis qui l'excitent.

Description

BLOC OPTIQUE À AMPLIFICATION DE PHOTONS PAR LUMINESCENCE L'invention concerne les blocs optiques, par exemple de véhicule, éventuellement automobile. Certains blocs optiques, comme par exemple ceux de véhicules (éventuellement automobiles) comprennent un boîtier (constitué éventuellement de plusieurs parois) logeant au moins une source de lumière (ou de photons) et solidarisé à (ou comportant) au moins un élément qui est Zo situé sur le trajet des photons, comme par exemple un écran intermédiaire, une bonnette (ou lentille convergente), une glace ou un masque. On entend ici par trajet le chemin qui est emprunté par un photon pour aller de sa source vers l'extérieur du bloc optique. En raison de la présence d'au moins élément sur le trajet des photons 15 qui sont émis par la source (lampe à filament ou à décharge ou diodes électroluminescentes (ou LEDs)), une partie desdits photons émis est absorbée (et donc perdue), entraînant ainsi une atténuation de l'intensité de la lumière qui est délivrée en sortie du bloc optique. Afin de pallier cet inconvénient, il est possible d'utiliser des sources qui émettent plus de 20 photons. Mais, cela impose généralement d'utiliser des courants d'alimentation plus importants qui induisent une élévation de la température à l'intérieur du bloc optique que l'on doit alors traiter en adjoignant au bloc optique des ouvertures pour la circulation d'air et/ou un dispositif électrique de ventilation, qui sont onéreux et/ou encombrants. 25 L'invention a donc pour but d'améliorer la situation. Elle propose à cet effet un bloc optique comprenant un boîtier qui, d'une part, loge au moins une source de photons, et d'autre part, est solidarisé à au moins un élément situé sur le trajet des photons et comprenant un matériau amplificateur de photons propre, en cas d'excitation 30 par des photons émis par la source, à produire par luminescence un nombre de photons qui est supérieur au nombre de photons émis qui l'excitent. Le bloc optique selon l'invention peut comporter d'autres caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, et notamment : - l'élément peut être choisi parmi (au moins) un écran (éventuellement intermédiaire), une bonnette, une glace et un masque ; - le matériau amplificateur de photons peut être transparent aux photons émis par la source. Dans ce cas, il peut par exemple s'agir d'un polymère transparent, comme par exemple le polyfluorène ou l'un des ses dérivés copolymères ; - l'élément peut comprendre au moins une couche constituée du matériau amplificateur de photons ; - en variante, l'élément peut être intégralement réalisé avec le matériau amplificateur de photons (ce qui n'interdit pas qu'il fasse également l'objet d'un éventuel traitement de surface). D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 illustre schématiquement, dans une vue en coupe, un exemple de bloc optique selon l'invention, et - la figure 2 illustre schématiquement le mécanisme d'amplification de photons par luminescence qui se produit dans un bloc optique selon l'invention. Les dessins annexés pourront non seulement servir à compléter l'invention, mais aussi contribuer à sa définition, le cas échéant. L'invention a pour but de proposer un bloc optique mettant en oeuvre un mécanisme d'amplification de photons par luminescence, et par exemple destiné à équiper un véhicule (éventuellement automobile). Dans ce qui suit, on considère, à titre d'exemple non limitatif, que le bloc optique BO est un projecteur (avant) destiné à être installé à l'avant d'un véhicule automobile. Mais, l'invention n'est pas limitée à ce type d'implantation. Elle concerne également les blocs optiques destinés à être installés à l'arrière d'un véhicule automobile, et notamment les feux arrière. On notera qu'un bloc optique selon l'invention peut être implanté dans d'autres objets qu'un véhicule, et par exemple dans un luminaire d'éclairage public ou d'habitation. On se réfère tout d'abord à la figure 1 pour présenter un bloc optique BO selon l'invention.
Un bloc optique BO, selon l'invention, comprend un boîtier B constitué d'une ou plusieurs parois qui délimite(nt) une cavité dans laquelle est implantée au moins une source de photons (ou source de lumière) SP, éventuellement colorée. Tout type de source SP peut être logé dans le boîtier B. Ainsi, il peut s'agir d'une lampe à filament ou à décharge, comme dans l'exemple non limitatif illustré sur la figure 1, ou bien de diodes électroluminescentes (ou LEDs), par exemple. Par ailleurs, dans l'exemple non limitatif illustré sur la figure 1, la source SP est montée sur ce que l'homme de l'art appelle un porte lampe PL, qui constitue ici une paroi du boîtier B. Mais, cela n'est pas obligatoire. Le boîtier B est solidarisé à (ou comporte) au moins un élément qui est situé sur le trajet des photons. Dans l'exemple non limitatif illustré sur la figure 1, le boîtier B comprend un masque (ou réflecteur) M, qui est solidarisé au porte lampe PL et délimite une sous-cavité logeant la partie émettrice de la source SP, et est solidarisé à un écran E, ici intermédiaire, éventuellement coloré, et à une glace G, éventuellement colorée. Mais, le bloc optique BO pourrait comporter un écran E avec ou sans glace G et sans masque M, ou une glace G avec ou sans masque M et sans écran E. Par ailleurs, le bloc optique BO pourrait également et éventuellement comporter une bonnette (ou lentille convergente) placée sur le trajet des photons, généralement en amont de la glace G et/ou de l'écran (intermédiaire) E. Il est important de noter que le masque M, l'écran (intermédiaire) E, la glace G et la bonnette sont quatre éléments au sens de l'invention, du fait qu'ils sont placés sur le trajet des photons et contribuent chacun au moins partiellement à la fonction photométrique du bloc optique BO. On entend ici par fonction photométrique une fonction spécifique destinée à signaler un changement directionnel (indicateur de direction (ou feu clignotant)), l'action sur la pédale de frein (feu de stop), une marche arrière (feu de recul), une mauvaise visibilité (feu anti-brouillard) ou une position (feu de position), ou bien à éclairer vers l'avant (projecteur ou phare). Selon l'invention, l'un au moins des éléments précités (masque M, écran (intermédiaire) E, glace G et bonnette) d'un bloc optique B comprend un matériau amplificateur de photons CM qui est propre, lorsqu'il est excité par des photons PE qui sont émis par la source SP, à produire par luminescence un nombre de photons PR qui est supérieur au nombre de photons émis PE qui l'excitent. Le mécanisme d'amplification de photons par luminescence est très schématiquement illustré sur la figure 2. Lorsque des photons PE émis par la source SP parviennent au niveau d'un élément qui comprend un matériau amplificateur de photons CM, ici l'écran intermédiaire E, ils excitent ce matériau qui se met alors à luminescer, c'est-à-dire à émettre plus de photons PR qu'il n'en reçoit. En fait, les photons incidents créent dans le matériau luminescent CM des paires électron-trou qui, lorsqu'elles se recombinent, créent des photons. Il est rappelé que l'on est en présence d'une photoluminescence lorsque la luminescence résulte d'une excitation par des photons dont le spectre est situé dans le visible ou dans l'ultraviolet (ce qui est ici le cas), tandis que l'on est en présence d'une électroluminescence lorsque la luminescence résulte d'une excitation par un champ électromagnétique. Le matériau luminescent CM est donc un matériau que l'on peut qualifier d'actif optiquement. Lorsque l'élément amplificateur de lumière doit être traversé par les photons, comme c'est le cas de l'écran intermédiaire E (ou de la glace G ou encore d'une bonnette), le matériau luminescent (ou amplificateur de photons) doit être transparent aux photons PE qui sont émis par la source SP. En effet, chaque photon incident émis PE ne provoquant pas systématiquement une luminescence, il faut que ceux qui ne contribuent pas à la luminescence puissent très majoritairement traverser le matériau luminescent CM sans être absorbés. En revanche, lorsque l'élément amplificateur de lumière doit réfléchir les photons, comme c'est le cas d'un masque M, il n'est pas indispensable que le matériau luminescent (ou amplificateur de photons) soit transparent aux photons PE qui sont émis par la source SP. Il devrait l'être si l'élément amplificateur de lumière comportait une couche réfléchissante située en aval du (derrière le) matériau luminescent CM.
Parmi les matériaux luminescents que l'ont peut utiliser, on peut notamment citer certains polymères, comme par exemple le polyfluorène ou l'un des ses dérivés copolymères. Ces types de polymère sont avantageux car ils sont transparents. L'élément amplificateur de lumière (ici l'écran E) peut comprendre au moins une couche CM qui est constituée du matériau luminescent (ou amplificateur de photons). Chaque couche luminescente CM est alors l'une des couches d'une structure multicouches d'au moins deux couches superposées. C'est notamment le cas dans l'exemple non limitatif illustré sur les figures 1 et 2. Plus précisément, dans cet exemple non limitatif, la couche luminescente CM est intercalée entre deux autres couches réalisées dans au moins un matériau d'un autre type. Ainsi, on peut par exemple utiliser une première couche (côté avant) en polycarbonate et une seconde couche (côté arrière) en PMMA. Mais, on pourrait envisager que la couche luminescente CM soit placée devant ou derrière une unique couche (de support), par exemple par injection ou moulage. Dans une variante non représentée, l'élément amplificateur de lumière peut être intégralement réalisé avec le matériau amplificateur de photons, par exemple par injection ou moulage. On notera que cette variante n'interdit pas que l'une au moins des deux faces (avant et arrière) de l'élément amplificateur de lumière fasse l'objet d'un éventuel traitement de surface destiné à contribuer au moins partiellement à la fonction photométrique du bloc optique BO. L'invention ne se limite pas aux modes de réalisation de bloc optique décrits ci-avant, seulement à titre d'exemple, mais elle englobe toutes les 3o variantes que pourra envisager l'homme de l'art dans le cadre des revendications ci-après.

Claims (7)

  1. REVENDICATIONS1. Bloc optique (BO), comprenant un boîtier (B) logeant au moins une source de photons (SP) et solidarisé à au moins un élément (E) situé sur le trajet desdits photons, caractérisé en ce que ledit élément (E) comprend un matériau amplificateur de photons propre, en cas d'excitation par des photons émis par ladite source (SP), à produire par luminescence un nombre de photons supérieur au nombre de photons émis qui l'excitent.
  2. 2. Bloc optique selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit élément (E) est choisi dans un groupe comprenant au moins un écran intermédiaire, une bonnette, une glace et un masque.
  3. 3. Bloc optique selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que ledit matériau amplificateur de photons est transparent auxdits photons émis par la source (SP).
  4. 4. Bloc optique selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit matériau amplificateur de photons est un polymère transparent.
  5. 5. Bloc optique selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit polymère transparent est le polyfluorène ou l'un des ses dérivés copolymères.
  6. 6. Bloc optique selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ledit élément (E) comprend au moins une couche constituée dudit matériau amplificateur de photons.
  7. 7. Bloc optique selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ledit élément (E) est intégralement réalisé avec ledit matériau amplificateur de photons.
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