FR2955643A1 - Dispositif optique de vehicule automobile comprenant une source surfacique de lumiere - Google Patents
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Abstract
Dispositif optique (1) de véhicule automobile comprenant une source surfacique de lumière (2) émettant des rayons lumineux (7) selon une première direction (5), caractérisé en ce qu'il comprend un système optique (4) incluant des premiers moyens optiques de déviation au moins localement distants de la source surfacique de lumière et déviant les rayons lumineux émis selon la première direction (5), dans une deuxième direction (6) distincte de la première direction.
Description
Dispositif optique de véhicule automobile comprenant une source surfacique de lumière
La présente invention concerne un dispositif optique, notamment pour véhicule automobile, tel qu'un dispositif d'éclairage et/ou de signalisation ayant notamment une fonction photométrique utile pour la circulation sur route du véhicule, permettant au véhicule d'être vu par d'autres véhicules ou au conducteur dudit véhicule de voir à l'extérieur.
Il est connu, notamment du document DE 10 2007 018 985, d'utiliser des sources surfaciques de lumière, en particulier une diode électroluminescente organique, comme source de lumière d'un dispositif optique de véhicule automobile, dans le cas de DE 10 2007 018 985, un dispositif de signalisation d'un véhicule automobile. Bien qu'une source de lumière de type diode électroluminescente organique permette de fournir une lumière extrêmement homogène, elle comporte de nombreux inconvénients : - D'abord, les diodes électroluminescentes organiques, encore appelées DELO ou OLED, comprennent aujourd'hui des petites molécules, car elles sont les plus efficaces et davantage adaptées à la réalisation d'une fonction de signalisation dans un espace limité, par exemple une aile arrière de véhicule. Cependant, ces molécules doivent être protégées des molécules d'eau et d'oxygène, ce qui est réalisé avec des lames de verre. Les OLEDs utilisées pour réaliser une fonction de signalisation comprennent donc une lame de verre protectrice en contact avec la couche émettrice. Les lames de verre limitent fortement les formes possibles des diodes électroluminescentes organiques. Les OLEDs doivent donc avoir des surfaces planes ou à la limite des surfaces réglées et elles ne peuvent donc pas consister en un écran ayant n'importe quelle surface gauche comme une glace courante de dispositif d'éclairage et/ou de signalisation d'un véhicule automobile. Ceci pose donc des problèmes de conception. - Ensuite, la luminance fournie par une diode électroluminescente organique de technologie courante n'est pas suffisante pour assurer certaines fonctions de signalisation (comme les fonctions de signalisation « signalisation de ville », « signalisation de freinage » et « signalisation surélevée de freinage »). Une diode électroluminescente organique de technologie courante fournit typiquement une luminance de 1000 Cd/m2 alors que pour assurer les fonctions précitées il faudrait une luminance de 5000 à 10 000 Cd/m2. Néanmoins, une nouvelle technologie de diodes électroluminescentes organiques permet d'augmenter fortement la directivité d'émission de la diode dans la direction perpendiculaire à sa surface émettrice. Ainsi, sans augmenter l'émittance de la diode, la luminance peut être augmentée fortement, par exemple d'un facteur 10 pour atteindre environ 10 000 Cd/m2. Cependant, une diode électroluminescente organique de cette technologie est très directive. En conséquence, elle présente en plus de l'inconvénient mentionné précédemment, celui de devoir être orientée dans l'axe longitudinal du véhicule ou plus généralement dans la direction vers laquelle elle doit émettre la lumière. Ceci pose donc des problèmes de conception, notamment des problèmes d'encombrement et de design.
En conséquence, l'utilisation d'une diode électroluminescente organique dans un dispositif d'éclairage et/ou de signalisation de véhicule automobile n'est viable que si cette surface est une surface réglée. On peut alors réaliser un dispositif d'éclairage ou de signalisation en déposant une diode électroluminescente organique sur un substrat souple. Les performances d'une telle technologie sont très faibles en comparaison avec les technologies où les diodes sont déposées sur un substrat en verre plan.
Il est également connu du document DE 10 2007 018 986 un dispositif d'éclairage d'un habitacle d'un véhicule automobile comprenant : - un ensemble de diodes électroluminescentes organiques sur lesquelles sont collés un premier élément optique, et - un deuxième élément optique.
Il est encore connu des documents DE 202 07 799 et EP 1 485 959 des dispositifs de signalisation de véhicules automobiles comprenant une diode électroluminescente organique recouverte d'un élément optique comprenant une répétition spatiale d'un motif dans le but d'améliorer les performances de la diode grâce au fait que les rayons sont moins facilement piégés en réflexion totale et peuvent ainsi plus facilement sortir du substrat transparent. Cette technologie n'a de sens que si l'élément optique est collé au substrat, autrement dit si l'élément optique est collé sur un plan. De tels dispositifs de signalisation ne permettent pas de résoudre les problèmes mentionnés plus haut.
On connaît également du document FR 2 926 677 un dispositif de diode électroluminescente organique émettant un faisceau lumineux présentant une forte directivité. Une telle diode électroluminescente organique comprend entre ces deux électrodes différentes couches, notamment une couche émettrice de lumière, une couche favorisant le transport des électrons jusqu'à la couche émettrice et une couche favorisant le transport des trous jusqu'à la couche émettrice. L'ensemble de ces couches constitue une microcavité dont l'épaisseur est ajustée pour créer une résonance optique. Il résulte d'une telle structure une émission d'un faisceau de lumière présentant une forte directivité.
Le but de l'invention est de fournir un dispositif optique de véhicule automobile, notamment un dispositif d'éclairage et/ou de signalisation simple et compatible avec les nombreuses contraintes d'encombrement et de design auxquelles sont soumis ces dispositifs.
Un objet de l'invention est un dispositif optique de véhicule automobile, notamment un dispositif de signalisation et/ou d'éclairage, comprenant une source surfacique de lumière émettant des rayons lumineux selon une première direction. Le dispositif optique de véhicule automobile selon l'invention comprend un système optique incluant des premiers moyens optiques de déviation au moins localement distants de la source surfacique de lumière et déviant les rayons lumineux émis selon la première direction, dans une deuxième direction distincte de la première direction. Ainsi, il est possible de s'affranchir de contraintes de position de la source de lumière.
La présente invention permet également de s'affranchir des risques d'éblouissement de conducteurs de véhicules lorsque des rayons solaires se réfléchissent sur la source lumineuse, notamment lorsque celle-ci est une OLED. En effet, les rayons du soleil après avoir traversé l'écran, s'être réfléchis sur la OLED et avoir retraversés l'écran sont renvoyés dans toutes les directions et le risque d'éblouissement est pratiquement nul.
Préférentiellement, le dispositif optique de véhicule automobile selon l'invention a une enceinte fermée, formée par un boîtier et une glace de fermeture, dans laquelle est placé la source surfacique de lumière et le système optique. Il peut s'agir d'un dispositif d'éclairage, tel qu'un projecteur (également appelé phare). Il peut également s'agir d'un dispositif de signalisation, tel qu'un feu arrière de véhicule.
Le système optique peut comprendre des deuxièmes moyens optiques d'étalement des rayons lumineux. De tels moyens permettent d'obtenir une répartition lumineuse désirée des rayons lumineux émis et d'obtenir un aspect particulier du dispositif optique de véhicule automobile selon l'invention, en particulier de remplir les spécifications photométriques réglementaires tout en assurant la meilleure homogénéité.
Les premiers et/ou les deuxièmes moyens optiques peuvent comprendre plusieurs dioptres. Un ou plusieurs dioptres peuvent comprendre un motif géométrique, et éventuellement un motif géométrique évolutif, se répétant spatialement. Ainsi, malgré les variations de marche des rayons lumineux entre la source et le dioptre, il est possible d'obtenir des caractéristiques optiques, notamment des caractéristiques de direction des rayons lumineux, désirées et éventuellement différentes en différents points de la glace de fermeture. Avantageusement, les premiers et deuxièmes moyens optiques peuvent être confondus : chaque motif constituant individuellement un moyen d'étalement des rayons lumineux, et/ou plusieurs motifs constituant collectivement les moyens d'étalement des rayons lumineux, en ce que différents motifs dévient des rayons lumineux parallèles à la première direction selon différentes directions autour de la deuxième direction. Ainsi, le nombre de pièces du système optique peut être limité. En effet, il n'est pas nécessaire de prévoir des moyens spécifiques pour étaler les faisceaux après leur déviation, cette fonction d'étalement étant assurée par l'ensemble des moyens de déviation, ces moyens de déviation déviant les rayons lumineux dans différentes directions autour d'une direction globale. Un premier dioptre peut être réalisé par la face interne d'une glace de fermeture fermant un boitier contenant la source de lumière et/ou un deuxième dioptre peut être réalisé par la face externe de la glace de fermeture. De même, dans un tel mode de réalisation, le nombre de pièces du système optique peut être limité.
De préférence, la source de lumière est une diode électroluminescente organique. En effet, cette technologie est maintenant répandue et son coût en baisse.
De préférence, la source lumineuse présente une forte directivité d'émission dans la direction perpendiculaire à sa surface émettrice, comparativement aux diodes électroluminescentes lambertiennes. Ainsi, sans augmenter l'émittance de la source lumineuse, la luminance dans une direction donnée peut être augmentée fortement, par exemple d'un facteur 10. Avantageusement la source lumineuse a une luminance d'au moins 5 000 Cd/m2, de préférence, d'au moins 10 000 Cd/m2. Il existe aujourd'hui des OLED comportant des moyens leur conférant cette directivité et cette luminance. Par exemple, il est possible d'utiliser des OLEDs tels que celles décrites dans le brevet FR2926677.
Par exemple, la forte directivité de la source lumineuse surfacique est caractérisé par le fait que la loi d'intensité lumineuse de cette source en fonction de l'angle d'émission, 0, est une loi du type : cos(0)An ; n étant une puissance variant entre 10 et 20. par « du type cos(0)An », on entend une fonction de l'angle d'émission 0, évoluant de la même manière que la fonction cos(0)"n.
Les premiers moyens optiques peuvent comprendre un ou plusieurs dioptres. De même, les deuxièmes moyens optiques peuvent comprendre un ou plusieurs dioptres. Par exemple, on peut avoir un unique écran, dont l'une des faces comprend des motifs en relief constituant des premiers moyens optiques à un dioptre, et l'autre face comprend des motifs en relief constituant des deuxièmes moyens optiques à un dioptre. On peut également avoir deux écrans, le premier écran comprenant des motifs en relief constituant des premiers moyens optiques à deux dioptres, et le deuxième écran comprenant des motifs en relief constituant des deuxièmes moyens optiques à deux dioptres. Ainsi, les différents moyens optiques peuvent être réalisés de manière simple.
Selon une variante de réalisation, l'aire d'émission de la source surfacique de lumière est supérieure à 1 cm2. Pour améliorer la visibilité de la fonction, cette surface peut être supérieure à 10 cm2.
Préférentiellement, selon l'invention la source surfacique de lumière a une superficie supérieure ou égale à celle de la surface d'un motif en relief. Par exemple, la source surfacique peut avoir une superficie supérieure d'un pourcentage donné à celle de la surface d'un motif en relief décrit dans la présente demande. Ce pourcentage peut être par exemple d'au moins 10%, 20%, 50%, 75%. Encore préférentiellement, la superficie de la source surfacique est au moins le double de celle d'un de ces motifs en relief. La distance entre la surface d'émission de la source surfacique de lumière et les premiers moyens optiques et/ou les deuxièmes moyens optiques est au moins localement, d'au moins 1 millimètre, voire d'au moins 3 millimètres (3 mm), préférentiellement d'au moins 1 centimètre (1 cm). Encore préférentiellement, cette distance est au moins localement d'au plus 40 cm, préférentiellement d'au plus 10 cm. Ceci permet aux moyens optiques de suivre les formes galbées de la glace de fermeture du dispositif optique de véhicule automobile selon l'invention, notamment lorsqu'il s'agit d'un dispositif d'éclairage, tel qu'un projecteur et/ou de signalisation. Alternativement, dans un autre mode de réalisation, les premiers moyens optiques peuvent comprendre un écran diffractif et/ou les deuxièmes 30 moyens optiques peuvent comprendre un écran diffractif.
Dans un mode de réalisation du dispositif optique de véhicule automobile selon l'invention, les rayons déviés dans la deuxième direction permettent de réaliser une fonction de signalisation tel que : une fonction de signalisation de position du véhicule de nuit, une fonction de signalisation diurne de position du véhicule, encore appelée fonction DRL (pour Day Running Time en anglais), une fonction de signalisation de changement de direction, une fonction de signalisation de recul, signalisation de freinage, une fonction de signalisation de position en cas de brouillard.
Selon une variante de réalisation, le dispositif optique de véhicule automobile selon l'invention permet par exemple d'assurer une fonction d'éclairage de la route, tel qu'une fonction de faisceau route, une fonction d'éclairage de croisement, une fonction d'éclairage antibrouillard, Selon une variante de réalisation, le dispositif optique de véhicule automobile selon l'invention permet par exemple d'assurer une fonction d'éclairage de l'habitacle.
Selon une variante de l'invention, le dispositif optique de véhicule automobile selon l'invention est agencé pour réaliser une lumière intérieure de décoration dans l'habitacle du véhicule.
La source surfacique peut comprendre plusieurs éléments surfaciques émettant de la lumière, notamment plusieurs diodes électroluminescentes organiques. Ainsi, il est possible de suivre plus finement le galbe d'une glace de fermeture d'un dispositif d'éclairage et/ou de signalisation.
La source surfacique de lumière comporte de préférence une diode électroluminescente organique (OLED). En variante, la source surfacique de lumière peut comporter une lampe ou une LED (à savoir une diode électroluminescente pourvue d'un élément photoémissif de petites dimensions) associée à un diffuseur optique, cette lampe ou cette LED étant placée derrière le diffuseur optique agencé pour diffuser la lumière provenant de cette lampe ou cette LED.
Un autre objet de l'invention est un véhicule automobile comprenant un dispositif optique défini précédemment.
Les dessins annexés représentent, à titre d'exemples, différents modes de réalisation d'un dispositif optique de véhicule automobile selon l'invention. La figure 1 est un schéma de principe en coupe d'un dispositif optique de véhicule automobile selon l'invention.
La figure 2 est un schéma en coupe partielle d'un premier mode de 15 réalisation d'un dispositif optique de véhicule automobile selon l'invention.
La figure 3 est un schéma en coupe partielle d'un deuxième mode de réalisation d'un dispositif optique de véhicule automobile selon l'invention.
20 La figure 4 est un schéma en coupe partielle d'un troisième mode de réalisation d'un dispositif optique de véhicule automobile selon l'invention.
La figure 5 est un schéma en coupe partielle d'un quatrième mode de réalisation d'un dispositif optique de véhicule automobile selon l'invention. La figure 6 est un schéma en coupe partielle d'un cinquième mode de réalisation d'un dispositif optique de véhicule automobile selon l'invention.
La figure 7 est un schéma en coupe partielle d'un sixième mode de 30 réalisation d'un dispositif optique de véhicule automobile selon l'invention. 25 La figure 8 est un schéma en coupe partielle d'un septième mode de réalisation d'un dispositif optique de véhicule automobile selon l'invention.
La figure 9 est un schéma en coupe partielle d'un huitième mode de réalisation d'un dispositif optique de véhicule automobile selon l'invention.
La figure 10 est un schéma en coupe d'une diode électroluminescente organique.
La figure 11 est un graphique représentant une figure d'étalement d'un faisceau lumineux obtenue par une première méthode d'étalement.
La figure 12 est un graphique représentant une figure d'étalement d'un faisceau lumineux obtenue par une deuxième méthode d'étalement. La figure 13 est une section d'un mode de réalisation d'un dispositif optique de véhicule automobile selon l'invention.
La figure 14 est une section d'un mode de réalisation d'un dispositif optique 20 de véhicule automobile selon l'invention.
Le principe de l'invention est d'utiliser, dans un dispositif optique d'un véhicule automobile, une source surfacique de lumière, par exemple une diode électroluminescente organique présentant en particulier une forte 25 directivité et une forte luminance perpendiculairement à sa surface, et de l'associer à un système optique placé à distance de la source. Le système optique présente la fonction de dévier globalement les rayons lumineux émis par la diode électroluminescente, ce qui permet de positionner la diode dans une position non nécessairement perpendiculaire à la direction souhaitée 30 des rayons lumineux utiles pour ledit dispositif optique de véhicule automobile. De préférence, il présente aussi la fonction d'étaler les rayons15 lumineux afin de donner l'impression que la source lumineuse se situe sur le système optique lui-même et non en amont de celui-ci.
Ainsi, un rayon issu de la source surfacique de lumière et orienté perpendiculairement à la surface de cette source est dévié par le système optique pour être dirigé à l'extérieur du dispositif optique de véhicule automobile dans une direction choisie, par exemple parallèle à l'axe longitudinal du véhicule automobile.
Le principe d'un dispositif 1 optique de véhicule automobile est également décrit ci-après en référence à la figure 1.
Le dispositif optique de véhicule illustré en figure 1 correspond à d'éclairage et/ou de signalisation. Comme vu précédemment cela n'est pas limitatif, le dispositif optique de véhicule automobile selon l'invention pouvant être également, par exemple, un dispositif de l'intérieur de l'habitacle. Le dispositif d'éclairage et/ou de signalisation comprend principalement : - une enceinte fermée, formée par un boîtier 3 et une glace de fermeture 9, - une source surfacique de lumière 2, et - un système optique 4.
Selon le principe de l'invention, dans le dispositif optique de véhicule automobile, ledit système optique est positionné, au moins localement, à distance de la source surfacique de lumière.
Lorsque la source surfacique de lumière est active, elle émet un faisceau de rayons 7 principalement selon une première direction 5, par exemple perpendiculaire à la surface de la source. Ce faisceau de rayons est dévié et, éventuellement mis en forme par le système optique 4. Les rayons 8 ainsi obtenus sortent du dispositif d'éclairage et/ou de signalisation au travers de la glace de fermeture 9 et assurent ainsi la fonction d'éclairage et/ou de signalisation. De préférence, les rayons sortant du dispositif d'éclairage et/ou de signalisation sont globalement parallèles à une deuxième direction 6 choisie selon la fonction d'éclairage et/ou de signalisation assurée. Selon la fonction d'éclairage et/ou de signalisation assurée, le faisceau formé par les rayons 8 peut présenter un étalement plus ou moins important, c'est-à-dire que ces rayons 8 sont inscrits dans un cône ayant un axe parallèle à la deuxième direction 6 et ayant un angle au sommet plus ou moins important, cet angle correspondant à l'étalement. Par ailleurs, ce cône n'est pas nécessairement de révolution. En effet, pour de nombreuses fonctions d'éclairage et/ou de signalisation, il est intéressant que la section de ce cône perpendiculairement à la direction 6 présente une hauteur inférieure à sa largeur.
De préférence, le système optique s'étend sur toute la surface en regard de la source surfacique de lumière relativement à la direction principale d'émission de lumière de la source surfacique. Ainsi, chaque rayon lumineux ou au moins la plupart des rayons lumineux émis par la source surfacique de lumière selon la direction principale d'émission sont déviés par le système optique de sorte qu'ils sortent du dispositif d'éclairage et/ou de signalisation en étant inscrits dans des cônes identiques à celui mentionné précédemment, les sommets des cônes reposant sur les points de sortie des rayons du dispositif.
Selon une variante de réalisation, la première direction et la deuxième direction peuvent former un angle supérieur à 1°, préférentiellement supérieur à 4°. Préférentiellement, cet angle est compris entre 5 et 50°. Par exemple, cet angle peut être choisi parmi les valeurs suivantes : 5°, 10°, 20°, 30°, 45°.
Dans un premier mode de réalisation 10 du dispositif optique de véhicule automobile représenté partiellement à la figure 2, la glace de fermeture 403 constitue le système optique 40. En effet, celle-ci présente, sur sa face interne, un motif 404 en relief se répétant spatialement. Cette face interne forme un premier dioptre 401. La surface du motif n'étant pas disposée perpendiculairement à la première direction 5 et étant non plane, elle dévie les rayons lumineux 7 en formant un faisceau convergeant. Les rayons ainsi obtenus sortent ensuite de la glace au niveau de sa face externe formant un deuxième dioptre 402 déviant une nouvelle fois les rayons lumineux, en accentuant leur convergence. Les rayons sortants 8, se croisent à faible distance devant la glace 403, et donc divergent après s'être croisés. On va obtenir grâce à la disposition de ces dioptres, des rayons dont la moyenne des directions est environ parallèle à la deuxième direction 6, les directions des rayons étant réparties autour de cette deuxième direction. Ainsi, le faisceau lumineux résultant de ces rayons sortants 8 est globalement parallèle à la deuxième direction 6, et présente un étalement autour de cette deuxième direction 6. Dans ce premier mode de réalisation, des premiers moyens optiques de déviation déviant les rayons lumineux émis selon la première direction 5 comprennent les dioptres 401 et 402. De même, dans ce premier mode de réalisation, des deuxièmes moyens optiques étalant des rayons lumineux comprennent les dioptres 401 et 402. Les termes « premiers » et « deuxièmes » n'ont qu'un sens distinctif. Ils n'ont pas de sens spatial ou temporel.
Dans un deuxième mode de réalisation 11 du dispositif optique de véhicule automobile représenté partiellement à la figure 3, une glace de fermeture 413 ferme l'enceinte en aval d'un système optique 41. Dans ce deuxième mode de réalisation, cette glace de fermeture est dépourvue de motifs en relief permettant de dévier les rayons lumineux. Le système optique 41 comprend un élément 414 en matériau transparent présentant, sur sa face interne, un motif 415 en relief se répétant spatialement. Cette face interne forme un premier dioptre 411. La surface du motif n'étant pas disposée perpendiculairement à la première direction 5 et étant non plane, elle dévie les rayons lumineux 7 en formant un faisceau convergeant. Ainsi, entre l'entrée et la sortie du système optique, les faisceaux lumineux sont déviés, c'est-à-dire que leur direction globale a changé, et leurs formes sont modifiées, c'est-à-dire que l'angle du cône dans lequel leurs rayons lumineux s'inscrivent est modifié. Les rayons ainsi obtenus sortent ensuite de l'élément transparent au niveau de sa face externe formant un deuxième dioptre 412 déviant une nouvelle fois les rayons lumineux en accentuant leur convergence. Les rayons lumineux sortent ensuite du dispositif en traversant la glace de fermeture 413 sans être sensiblement déviés. Les rayons sortants 8, se croisent à faible distance devant la glace 413, et donc divergent après s'être croisés. On va obtenir grâce à la disposition de ces dioptres, 411 et 412, des rayons dont la moyenne des directions est environ parallèle à la deuxième direction 6, les directions des rayons étant réparties autour de cette deuxième direction. Ainsi, le faisceau lumineux résultant de ces rayons sortants 8 est globalement parallèle à la deuxième direction 6, et présente un étalement autour de cette deuxième direction 6. Dans ce deuxième mode de réalisation, des premiers moyens optiques de déviation déviant les rayons lumineux émis selon la première direction 5 comprennent les dioptres 411 et 412. De même, dans ce deuxième mode de réalisation, des deuxièmes moyens optiques d'étalement des rayons lumineux comprennent les dioptres 411 et 412. Ce mode de réalisation permet au système optique d'avoir une forme différente de la glace de fermeture du dispositif. Ainsi, le système optique peut être plus facilement moulé et on peut obtenir un effet de profondeur du fait du retrait du système optique par rapport à la glace de fermeture.
Dans un troisième mode de réalisation 12 du dispositif optique de véhicule automobile représenté partiellement à la figure 4, la glace de fermeture 424 constitue le système optique 42. En effet, celle-ci présente, sur sa face interne, un motif 425 en relief se répétant spatialement, par exemple des prismes plans. Cette face interne forme un premier dioptre 421. La surface du motif n'étant pas disposée perpendiculairement à la première direction 5, elle dévie les rayons lumineux 7. Dans l'exemple, illustré en figure 4, le motif en relief 425 de la face interne étant un prisme plan, les rayons parallèles restent parallèles après déviation. La glace de fermeture présente aussi, sur sa face externe, un motif 426 en relief se répétant spatialement. Cette face externe forme un deuxième dioptre 422. La surface du motif n'étant pas plane, elle dévie les rayons lumineux 7 en formant un faisceau convergeant. Les rayons sortants 8, se croisent à faible distance devant la glace 423, et donc divergent après s'être croisés. On va obtenir grâce à la disposition de ces dioptres, des rayons dont la moyenne des directions est environ parallèle à la deuxième direction 6, les directions des rayons étant réparties autour de cette deuxième direction. Ainsi, le faisceau lumineux résultant de ces rayons sortants 8 est globalement parallèle à la deuxième direction 6, et présente un étalement autour de cette deuxième direction 6. Dans ce troisième mode de réalisation, des premiers moyens optiques de déviation déviant les rayons lumineux émis selon la première direction 5 comprennent les dioptres 421 et 422. De même, dans ce troisième mode de réalisation, des deuxièmes moyens optiques d'étalement des rayons lumineux comprennent les dioptres 421 et 422. Ce mode de réalisation permet de séparer les fonctions de déviation et d'étalement sur différents dioptres. Ainsi, la conception et la réalisation, notamment le moulage, le système optique sont simplifiées.
Dans un quatrième mode de réalisation 13 du dispositif optique de véhicule automobile représenté partiellement à la figure 5, une glace de fermeture 435 ferme l'enceinte en aval d'un système optique 43. Le système optique 43 comprend un élément 434 en matériau transparent présentant, sur sa face interne, un motif 435 en relief se répétant spatialement, par exemple des prismes plans. Cette face interne forme un premier dioptre 431. La surface du motif n'étant pas disposée perpendiculairement à la première direction 5, elle dévie les rayons lumineux 7. Dans l'exemple, illustré en figure 4, le motif en relief 425 de la face interne étant un prisme plan, les rayons parallèles restent parallèles après déviation. Les rayons ainsi obtenus sortent ensuite de l'élément transparent au niveau de sa face externe présentant un motif 436 en relief se répétant spatialement. Cette face externe forme un deuxième dioptre 432. La surface du motif n'étant pas plane, elle dévie les rayons lumineux 7 en formant un faisceau convergeant. Les rayons lumineux sortent ensuite du dispositif en traversant la glace de fermeture 435. Les rayons sortants 8, se croisent à faible distance devant la glace 433, et donc divergent après s'être croisés. On va obtenir grâce à la disposition de ces dioptres, des rayons dont la moyenne des directions est environ parallèle à la deuxième direction 6, les directions des rayons étant réparties autour de cette deuxième direction. Ainsi, le faisceau lumineux résultant de ces rayons sortants 8 est globalement parallèle à la deuxième direction 6, et présente un étalement autour de cette deuxième direction 6.
Dans ce quatrième mode de réalisation, des premiers moyens optiques de déviation déviant les rayons lumineux émis selon la première direction 5 comprennent les dioptres 431 et 432. De même, dans ce quatrième mode de réalisation, des deuxièmes moyens optiques d'étalement des rayons lumineux comprennent les dioptres 431 et 432. Ce mode de réalisation permet d'éviter l'encrassement du système optique 43 par des poussières venant de l'extérieur et se logeant dans les zones concaves de l'écran. Ainsi le rendement photométrique est garanti en toute circonstance.
Alternativement aux différents modes de réalisation décrits et représentés en figure 2 à 5, il est également possible de donner des formes différentes aux dioptres afin que les seconds moyens optiques fassent directement diverger les rayons lumineux, de manière à ce que le faisceau lumineux résultant des rayons sortants soit globalement parallèle à la deuxième direction et présente un étalement autour de cette deuxième direction, directement en sortie du système optique.
Dans un cinquième mode de réalisation 14 du dispositif optique de véhicule automobile représenté partiellement à la figure 6, la glace de fermeture 446 constitue un élément du système optique 44. En amont de la glace de fermeture se trouve un premier élément 445 du système optique. Cet élément est réalisé en matériau transparent. Il comprend, sur sa face interne, un motif 447 en relief se répétant spatialement. Cette face interne forme un premier dioptre 441. La surface du motif n'étant pas perpendiculaire aux rayons 7, elle dévie les rayons lumineux. Les rayons lumineux sont ensuite encore une fois déviés par la face externe du premier élément qui forme un deuxième dioptre 442. La glace de fermeture présente quant à elle, sur sa face interne, un motif 448 en relief se répétant spatialement. Cette face interne forme un troisième dioptre 443. La surface du motif étant non plane, elle étale les rayons lumineux en formant un faisceau divergent. Les rayons ainsi obtenus sortent ensuite de la glace au niveau de sa face externe formant un quatrième dioptre 444 déviant une nouvelle fois les rayons lumineux. Ainsi, les rayons 8 du faisceau lumineux finalement obtenus sont globalement parallèles à la deuxième direction 6. Dans ce cinquième mode de réalisation, des premiers moyens optiques de déviation déviant les rayons lumineux émis selon la première direction 5 comprennent les dioptres 441 et 442. De même, dans ce cinquième mode de réalisation, des deuxièmes moyens optiques d'étalement des rayons lumineux comprennent les dioptres 443 et 444. Ce mode de réalisation permet de séparer les fonctions de déviation et d'étalement. Le positionnement plus ou moins libre du dioptre 445 par rapport au dioptre 446 permet de créer un effet de profondeur.
Dans un sixième mode de réalisation 15 du dispositif optique de véhicule automobile représenté partiellement à la figure 7, la glace de fermeture 456 constitue un élément du système optique 45. En amont de la glace de fermeture se trouve un premier élément 455 du système optique. Cet élément est réalisé en matériau transparent. Il comprend une face interne lisse formant un premier dioptre 451 et, sur sa face externe, un motif 457 en relief se répétant spatialement. Cette face externe forme un deuxième dioptre 452. Ce dioptre dévie les rayons lumineux. La glace de fermeture présente quant à elle, sur sa face interne, un motif 458 en relief se répétant spatialement. Cette face interne forme un troisième dioptre 453. La surface du motif étant non plane, elle étale les rayons lumineux en formant un faisceau divergent. Les rayons ainsi obtenus sortent ensuite de la glace au niveau de sa face externe formant un quatrième dioptre 454 déviant une nouvelle fois les rayons lumineux. Ainsi, les rayons 8 du faisceau lumineux finalement obtenus sont globalement parallèles à la deuxième direction 6. Dans ce sixième mode de réalisation, des premiers moyens optiques de déviation déviant les rayons lumineux émis selon la première direction 5 comprennent les dioptres 451 et 452. De même, dans ce sixième mode de réalisation, des deuxièmes moyens optiques étalant des rayons lumineux comprennent les dioptres 453 et 454. Ce mode de réalisation est particulièrement intéressant car il présente un bon rendement en limitant les pertes par réflexion des rayons lumineux sur les dioptres.
Dans un septième mode de réalisation 16 du dispositif optique de véhicule automobile représenté partiellement à la figure 8, la glace de fermeture 467 est disposée en aval du système optique 46. Le système optique comprend un premier élément 465 et un deuxième élément 466. Ces éléments sont réalisés en matériau transparent. Le premier élément comprend une face interne lisse formant un premier dioptre 461 et, sur sa face externe, un motif 467 en relief se répétant spatialement. Cette face externe forme un deuxième dioptre 462. Ce dioptre dévie les rayons lumineux. Dans ce mode de réalisation, les dioptres 461 et 462 forment des prismes. Le deuxième élément 466 présente quant à lui, sur sa face interne, un motif 468 en relief se répétant spatialement. Cette face interne forme un troisième dioptre 463.
La surface du motif étant non plane, elle étale les rayons lumineux en formant un faisceau divergent. Les rayons ainsi obtenus sortent ensuite du deuxième élément au niveau de sa face externe formant un quatrième dioptre 464 déviant une nouvelle fois les rayons lumineux. Les rayons lumineux sortent ensuite du dispositif au travers de la glace de fermeture 469. Ainsi, les rayons 8 du faisceau lumineux finalement obtenus sont globalement parallèles à la deuxième direction 6. Dans ce septième mode de réalisation, des premiers moyens optiques de déviation déviant les rayons lumineux émis selon la première direction 5 comprennent les dioptres 461 et 462. De même, dans ce septième mode de réalisation, des deuxièmes moyens optiques étalant des rayons lumineux comprennent les dioptres 463 et 464.
Dans les modes de réalisation évoqués précédemment et dans lesquels un motif géométrique se répète spatialement dans le système optique, ce motif géométrique peut être évolutif, c'est-à-dire que ses caractéristiques optiques évoluent progressivement selon sa position dans le système optique. Ainsi, malgré les variations de marche des rayons lumineux entre la source et le dioptre, il est possible d'obtenir des caractéristiques optiques, notamment des caractéristiques de direction des rayons lumineux, désirées et éventuellement différentes en différents points de la glace de fermeture.
Les motifs 463, 453 et 443 peuvent également être convergents, de manière à faire converger les rayons à faible distance, ce qui permet d'étaler le faisceau d'une manière similaire à celle obtenue avec des motifs divergents lorsqu'on l'observe à distance.
Dans un autre mode de réalisation 17 représenté à la figure 9, le dispositif optique de véhicule automobile comprend deux sources surfaciques de lumière 21, 22. Ces deux sources peuvent être disposées côte à côte. Elles peuvent émettre de la lumière principalement selon deux directions distinctes 51, 52. Le système optique 4 permet de dévier et de mettre en forme les faisceaux de rayons lumineux émis par chacune des deux sources. Les faisceaux de rayons lumineux ainsi obtenus peuvent être globalement orientés selon la même direction 6. Alternativement, les faisceaux lumineux issus de la première source 21 peuvent être déviés globalement selon une première direction et les faisceaux lumineux issus de la deuxième source 22 être déviés globalement selon une deuxième direction, ces première et deuxième directions étant distinctes.
La partie du système optique en regard de la première source de lumière pourra présenter des caractéristiques optiques différentes de la partie du système optique en regard de la deuxième source de lumière. De préférence, dans un tel cas, les variations de caractéristiques pourront être progressives pour éviter toute brusque variation d'aspect du optique de véhicule automobile. Comme on peut le voir sur cet exemple représenté en figure 9, en prenant deux sources lumineuses émettant perpendiculairement à leur surface, on peut disposer celles-ci, jointivement ou non, en orientant leur plan d'émission différemment. Le système optique 4, va permettre de conférer la direction globale voulue au faisceau provenant de chaque source indépendante. Il est ainsi possible de s'affranchir des contraintes d'orientation de la source surfacique. Ainsi la disposition des sources surfaciques peut être effectuée en fonction de la conception du dispositif optique de véhicule automobile selon l'invention, et particulièrement lorsqu'il s'agit d'un dispositif d'éclairage et/ou de signalisation, par exemple pour suivre son galbe. Le système optique sera ensuite adapté pour conférer la direction globale et l'étalement souhaité des faisceaux lumineux. Un tel mode de réalisation permet également de donner un aspect éteint différent de l'aspect allumé, la surface de la source surfacique, par exemple la diode électroluminescente organique, n'étant pas perçue pareillement selon qu'elle est allumée ou éteinte, surtout lorsque elle émet de façon fortement directrice. Ce dernier mode de réalisation peut bien entendu être combiné avec les autres modes de réalisation décrits précédemment.
Avantageusement, les première et deuxième sources de lumière émettent de la lumière de couleurs différentes et peuvent être activées indépendamment l'une de l'autre. Ainsi, le dispositif optique de véhicule automobile peut assurer plusieurs fonctions, notamment plusieurs fonctions nécessitant des couleurs différentes, le dispositif présentant néanmoins un aspect homogène depuis l'extérieur de la glace de fermeture lorsque les sources de lumière sont éteintes. Par exemple, le dispositif peut assurer à la fois une fonction de signalisation de position arrière et une fonction de signalisation de changement de direction.
Un même dispositif optique de véhicule automobile selon l'invention peut également présenter plus de deux sources surfaciques de lumière, par exemple pour réaliser plus de deux fonctions ou suivre davantage le galbe, notamment dans le cas d'un dispositif d'éclairage et/ou de signalisation.
Comme expliqué précédemment, dans plusieurs applications d'éclairage automobile, il est intéressant d'étaler les rayons lumineux. Notamment, il est souvent intéressant d'avoir un plus grand étalement des rayons lumineux selon un axe horizontal que selon un axe vertical. Un exemple de figure de diffusion ou de figure d'étalement est représenté à la figure 11. Cet exemple de figure est représenté schématiquement sous forme rectangulaire 70, néanmoins la figure peut présenter toute autre forme. Cette figure 11 correspond à un écran sur lequel est projeté le faisceau lumineux du dispositif d'éclairage et/ou de signalisation. Cet écran est en principe vertical, l'axe V correspondant à l'axe de la verticale et l'axe H à l'horizon. Grâce à différents modes d'exécution de systèmes optiques décrits précédemment, à partir d'un faisceau lumineux dont la section 71 est représentée à la figure 11, on obtient à une distance déterminée, par exemple à 10 ou à 25 mètres, du dispositif d'éclairage et/ou de signalisation la figure d'étalement 70. Dans ces modes d'exécution, chaque faisceau lumineux, aussi élémentaire soit-il, notamment chaque faisceau lumineux impactant l'ensemble d'un motif élémentaire d'un premier dioptre assurant une fonction d'étalement, est étalé.
Dans un autre mode d'exécution du dispositif optique de véhicule automobile, le même effet d'étalement est obtenu différemment ainsi que représenté à la figure 12. En effet, il n'y a pas d'étalement de chaque faisceau élémentaire. La fonction d'étalement est obtenue par des déviations des faisceaux élémentaires selon différentes directions autour de la deuxième direction 6. Il n'existe donc à proprement parler que des moyens de déviation des rayons lumineux, les moyens d'étalement des rayons lumineux étant constitués par l'ensemble des moyens de déviation. Un exemple de figure de diffusion ou de figure d'étalement est représenté à la figure 12. Cet exemple de figure est représenté schématiquement sous forme rectangulaire 80, néanmoins la figure peut présenter toute autre forme. Dans ce mode d'exécution, un faisceau lumineux élémentaire, notamment un faisceau lumineux impactant l'ensemble d'un motif élémentaire d'un premier dioptre assurant une fonction d'étalement, n'est pas étalé. Ainsi, on obtient, à partir d'un faisceau lumineux impactant un ensemble de motifs élémentaires d'un dioptre du système optique, un ensemble de faisceaux lumineux (dont les sections 80 sont représentées à la figure 12) issus des motifs élémentaires et orientés dans différentes directions. La superposition non complète et décalée des différentes tâches lumineuses de manière répartie sur l'ensemble de la zone d'étalement du faisceau 80, permet de générer le faisceau global.
Alternativement, il est possible d'utiliser de manière complémentaire les deux principes décrits précédemment. En effet, il est possible d'assurer la fonction d'étalement grâce à l'effet combiné de motifs élémentaires ayant une fonction d'étalement et étant agencé de manière à ne pas tous émettre la lumière selon une même direction.
23 La ou les sources surfaciques de lumière peuvent être de tous types. Néanmoins, les sources de lumière du type diode électroluminescente organique sont préférées. Un tel dispositif 60 de diode électroluminescente organique est représenté à la figure 10. Le dispositif comprend une diode électroluminescente organique 62 et un générateur de tension électrique 61. La diode électroluminescente organique comprend plusieurs couches : une cathode 63, une anode 65 et une couche organique 64. Lorsque la couche organique est soumise à une tension électrique, elle émet un rayonnement lumineux 66 se propageant au travers de l'anode 65 qui est transparente relativement à ce rayonnement. La couche organique peut éventuellement comprendre différentes strates 641 à 645 en matériaux organiques différents. De préférence, on utilise des diodes électroluminescentes organiques comprenant des strates supplémentaires. En plus de la strate 643 émettrice de lumière, la couche organique comprend une strate 641 favorisant le transport des électrons jusqu'à la strate émettrice 643 et une strate 645 favorisant le transport des trous, à savoir des absences d'électrons, jusqu'à la strate émettrice 643. La couche organique peut aussi comprendre une strate 642 bloquant les trous provenant des strates inférieures, 643 à 645, et une strate 644 bloquant les électrons provenant des strates supérieures 641 à 643. L'ensemble de ces strates constitue une microcavité dont l'épaisseur est ajustée pour créer une résonance optique. Ainsi, on réalise des réflecteurs interférentiels sélectifs qui constituent des cavités résonnantes. Par exemple, on peut utiliser une diode électroluminescente organique du type décrit dans le document FR 2 926 677 mentionné plus haut.
Préférentiellement, l'aire émettrice des sources surfaciques de lumière est supérieure à 1 cm2, voire supérieure à 10 cm2.
De préférence, dans les modes de réalisation décrits précédemment, les motifs des dioptres ont typiquement des tailles comprises entre 0,5 mm et 1 mm, voire comprises entre 0,2 mm et 5 mm, voire jusqu'à 10mm. Ainsi, ils peuvent être produits grâce à des moules obtenus grâce à des moyens d'usinage classique.
Dans un mode de réalisation non représenté, le système optique du dispositif optique de véhicule automobile peut comprendre un ou plusieurs écrans diffractifs. En effet, ces écrans présentent les propriétés de pouvoir collimater, redresser ou étaler la lumière avec des structures dont la taille est de l'ordre de la longueur d'onde de la lumière. Certaines propriétés optiques de diffraction sont prépondérantes en regard des propriétés de réfraction. Par exemple, des écrans peuvent comprendre des réseaux de diffraction comprenant des motifs d'une taille voisine de la longueur d'onde se comportant ensemble comme un prisme dont l'angle de déviation dépend de la longueur d'onde et de la géométrie de ces réseaux.
Comme évoqué précédemment, dans le dispositif optique de véhicule automobile selon l'invention, les premiers moyens optiques de déviation des rayons lumineux sont au moins localement distants de la source surfacique de lumière. En effet, comme représenté à la figure 13, dans une première configuration, le système optique 4 comprenant les premiers moyens optiques est galbé et distant de la source surfacique de lumière 2 dans la partie centrale de la section représentée, même si aux extrémités de la section représentée, le système optique est en contact avec la source surfacique. Dans une deuxième configuration représentée à la figure 14, le système optique 4 est galbé et distant de la source surfacique de lumière 2 aux extrémités de la section représentée, même si, dans la partie centrale de la section représentée, le système optique est en contact avec la source surfacique.
Il est à noter que dans les exemples illustrés, la superficie de la source surfacique est égale à celle de plusieurs motifs en relief, par exemple trois, ou même plus de dix. L'avantage de la source surfacique, notamment dans le cas d'une OLED, est qu'elle peut s'étendre sur une grande surface. Selon la présente invention, la source lumineuse surfacique peut s'étende en vis-à-vis de plusieurs motifs des premiers moyens optiques, voire de tous les motifs des premiers moyens optiques.
On comprend que, grâce au dispositif optique de véhicule automobile selon l'invention, la source surfacique de lumière peut-être plane et peut ne pas être nécessairement orientée suivant la direction dans laquelle les rayons lumineux sont censés se propager hors du dispositif. Ainsi, l'implantation d'une source surfacique de lumière dans un dispositif optique de véhicule automobile, et particulièrement dans un dispositif d'éclairage et/ou de signalisation, est simplifiée. Par exemple, la source surfacique de lumière peut être positionnée selon le galbe moyen de la glace de fermeture du dispositif d'éclairage et/ou de signalisation. Il est ainsi possible d'utiliser des diodes électroluminescentes organiques à forte luminance sans pour autant subir des contraintes rédhibitoires de positionnement de celle-ci. En outre, l'effet d'étalement du système optique permet de résoudre les problèmes de réflexion que posait la présence d'une diode électroluminescente sans système optique.
Claims (16)
- Revendications: 1. Dispositif optique (1, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17) de véhicule automobile, notamment un dispositif de signalisation et/ou d'éclairage, comprenant une source surfacique de lumière (2 ; 21, 22) émettant des rayons lumineux (7, 66) selon une première direction (5), caractérisé en ce qu'il comprend un système optique (4 ; 40 ; 41 ; 42 43 ; 44 ; 45 ; 46) incluant des premiers moyens optiques au moins localement distants de la source surfacique de lumière et déviant les rayons lumineux émis selon la première direction (5), dans une deuxième direction (6) distincte de la première direction.
- 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le système optique comprend des deuxièmes moyens optiques étalant des rayons 15 lumineux.
- 3. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les premiers et/ou les deuxièmes moyens optiques comprennent plusieurs dioptres (401, 402 ; 411, 412 ; 421, 422 ; 431, 432 ; 441, 442, 20 443, 444 ; 451, 452, 453, 454 ; 461, 462, 463, 464), de manière à conférer au faisceau lumineux émis par ledit dispositif une direction globale, un étalement et éventuellement une forme déterminée.
- 4. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'un ou 25 plusieurs dioptres comprennent un motif géométrique (404 ; 415 ; 426 ; 435 ; 436 ; 447 ; 448 ; 457 ; 458 ; 467 468 ), et éventuellement un motif géométrique évolutif, se répétant spatialement.
- 5. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les 30 premiers et deuxièmes moyens optiques sont confondus : chaque motif constituant individuellement un moyen d'étalement des rayons lumineux, et/ouplusieurs motifs constituant collectivement un moyen d'étalement des rayons lumineux en ce que différents motifs dévient des rayons lumineux parallèles à la première direction selon différentes directions autour de la deuxième direction.
- 6. Dispositif selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce qu'un premier dioptre (401 ; 421 ; 443 ; 453) est réalisé par la face interne d'une glace (403 ; 424 ; 446 ; 456) de fermeture fermant un boitier contenant la source de lumière et/ou en ce qu'un deuxième dioptre (402 ; 422 ; 444 ; 454) est réalisé par la face externe de la glace (403 ; 424 ; 446 ; 456) de fermeture.
- 7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la source (2 ; 21, 22) de lumière est une diode électroluminescente 15 organique (62).
- 8. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les premiers moyens optiques comprennent un ou plusieurs dioptres. 20
- 9. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le système optique comprend des deuxièmes moyens optiques étalant des rayons lumineux, les deuxièmes moyens optiques comprenant un ou plusieurs dioptres. 25
- 10. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'aire d'émission de la source surfacique de lumière est supérieure à 1 cm2. 30
- 11. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la source lumineuse présente une forte directivité d'émission dansla direction perpendiculaire à sa surface émettrice, comparativement aux diodes électroluminescentes lambertiennes.
- 12. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce 5 que la source lumineuse a une luminance d'au moins 5 000 Cd/m2.
- 13. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la surface d'émission de la source surfacique de lumière est distante, au moins localement, d'au moins 1 mm, voire d'au moins 3 10 millimètres, des premiers moyens optiques et/ou des deuxièmes moyens optiques.
- 14. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les premiers moyens optiques comprennent un écran diffractif 15 et/ou en ce que les deuxièmes moyens optiques comprennent un écran diffractif.
- 15. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit dispositif est un feu de signalisation. 20
- 16. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la source surfacique comprend plusieurs éléments (21, 22) surfaciques émettant de la lumière, notamment plusieurs diodes électroluminescentes organiques (21, 22). 25
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