FR3006643A1 - Dispositif lumineux, notamment de vehicule automobile - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne un dispositif lumineux (1), notamment pour véhicule automobile, comportant une source lumineuse (2) configurée pour émettre un faisceau lumineux, et un guide de lumière (5), ledit dispositif (1) étant configuré pour que ledit faisceau lumineux se propage dans ledit guide (5), ledit guide étant configuré pour que ledit faisceau lumineux sorte en différentes fractions lumineuses dudit guide (5), ledit dispositif (1) comprenant en outre un écran (9) capable de conduire la chaleur, ledit écran (9) étant configuré pour réfléchir et/ ou diffuser tout ou partie desdites fractions du faisceau, ledit écran (9) étant raccordé thermiquement à ladite source lumineuse (2).

Description

Dispositif lumineux, notamment de véhicule automobile La présente invention concerne un dispositif lumineux, notamment de véhicule automobile. Elle est en particulier destinée aux feux ou à l'éclairage intérieur de l'habitacle. Il a déjà été proposé des dispositifs lumineux utilisant une source lumineuse et un guide de lumière à travers lequel se propage un faisceau lumineux issu de la source. Le principe de ces dispositifs consiste à faire passer un faisceau lumineux dans un matériau dont une des propriétés est de guider la lumière selon un phénomène de propagation par réflexion totale. Le faisceau est réfléchi sur les faces du guide entre une extrémité du guide, appelée face d'entrée, située en vis-à-vis de la source lumineuse, et une extrémité opposée, appelée face terminale. Une partie des rayons lumineux se propageant dans le guide va en sortir par la face dite face avant du guide grâce à la présence de motifs optiques disposés sur la face arrière du guide, opposée à la précédente. Il est en particulier connu des guides, avec au moins deux faces principales et des tranches les reliant. Le guide est éclairé par le faisceau lumineux par l'une de ses tranches. Le faisceau est alors diffusé dans le guide, en se réfléchissant sur ses faces principales. La première face principale, appelée face de réflexion, fait office de face arrière du guide, et l'autre appelée face de sortie, fait office de face avant du guide. De tels dispositifs lumineux sont particulièrement intéressants car ils peuvent être agencés de multiples manières, dans un minimum de place. Il est ainsi possible de donner aux guides des formes originales et même de choisir sa couleur. Cependant, il arrive qu'une partie du faisceau puisse s'échapper du guide par la face de réflexion, ce qui nuit à la qualité de l'éclairage et au rendement du dispositif. Pour l'éviter, il est connu dans le brevet EP17 7 5 511 d'ajouter un écran réflecteur et/ou diffusant permettant de renvoyer les rayons sortants, notamment de façon à ce qu'ils retournent dans le guide et suivent le chemin prévu. Cet écran est disposé sensiblement contre le guide, en regard de sa face de réflexion. Il s'agit généralement d'une plaque en matière plastique, dimensionnée à la taille de la face. Par ailleurs, la source lumineuse est constituée de diodes électroluminescentes, appelées couramment LED. Ces sources génèrent un flux lumineux important eu égard à leur taille et à la consommation électrique qu'elles nécessitent. Dans les dispositifs connus, les diodes électroluminescentes génèrent localement une hausse importante de la température. Bien que cette température ne génère pas de problème particulier pour l'environnement de la diode, la difficulté vient que c'est la diode elle-même, qui en subit les effets les plus néfastes. Ainsi, non seulement son rendement optique baisse avec la température, mais cela peut aboutir à une détérioration irrémédiable de la diode.
Ainsi, pour prolonger la durée de vie des diodes, on a intégré des drains thermiques, faisant office de radiateur, dans le dispositif. Les diodes sont, par exemple, fixées sur des supports conducteurs de chaleur qui permettent un échange plus important avec l'air environnant. On connaît en ce sens les circuits imprimés fabriqués avec un substrat en matériau métallique, appelés substrats métalliques isolés (SMI). Il existe aussi des ailettes métalliques, associées aux supports des diodes, permettant de favoriser la dissipation de chaleur. Néanmoins, les ailettes et les SMI ont habituellement des dimensions réduites, car ils ne doivent pas augmenter trop fortement le volume du dispositif comportant tous ces éléments. Par conséquent, l'effet de radiateur est limité par cette contrainte, et le transfert thermique permettant la baisse de la température au niveau de la diode ne s'effectue pas de manière optimale. Si on souhaite améliorer le transfert, il faut des ailettes ou des supports plus grands, induisant alors un encombrement plus important du dispositif.
Il existe encore des systèmes à circuit de refroidissement des diodes, qui s'adaptent sur les supports. Ces systèmes sont cependant, complexes et coûteux à intégrer dans les dispositifs lumineux. L'invention vise donc à améliorer le transfert thermique ainsi que l'encombrement du dispositif, en proposant un dispositif lumineux, notamment pour véhicule automobile, comportant une source lumineuse, notamment une ou des diodes électroluminescentes, configurée pour émettre un faisceau lumineux, et un guide de lumière. Ledit dispositif est configuré pour que ledit faisceau lumineux se propage dans ledit guide. Ledit guide est configuré pour que ledit faisceau lumineux sorte en différentes fractions lumineuses dudit guide. Ledit dispositif comprend en outre un écran, configuré pour réfléchir et/ ou diffuser tout ou partie desdites fractions du faisceau. Selon l'invention, ledit écran est capable de conduire la chaleur. Il est en outre raccordé thermiquement à ladite source lumineuse.
Ainsi, l'écran joue le rôle de radiateur ou dissipateur thermique, avec une surface d'échange thermique plus importante, tout en permettant au dispositif de conserver une taille appropriée à son utilisation. De façon avantageuse, ledit écran présente une faible épaisseur, une dimension correspondant à l'une des faces principales du guide et/ou est disposé sensiblement contre le guide, de sorte que le dispositif a un encombrement minimal. Selon différents modes de réalisation de l'invention, qui pourront être pris ensemble ou séparément : - ledit dispositif comprend un support thermiquement conducteur sur lequel ladite source lumineuse est disposée, ledit support permettant de connecter ladite source lumineuse à un circuit électrique, - ledit dispositif comprend un pont thermique entre ledit écran et ledit support, - ledit support est assujetti audit écran, - ledit guide de lumière comprend une première face formant une face de sortie desdites fractions du faisceau lumineux, et une seconde face, opposée à la face de sortie, formant une face de réflexion dudit faisceau lumineux, - ladite face de réflexion comprend des foyers de réflexion de la lumière et/ou des prismes réfléchissants, - ledit écran est disposé en regard de la face de réflexion du guide de lumière, de manière à diffuser la lumière sortant du guide par la face de réflexion et à la rediriger vers ladite face de réflexion, - ledit écran s'étend sur au moins 80% de la surface de ladite face de réflexion du guide de lumière, préférentiellement sur la totalité de la surface de ladite face de réflexion, - ledit écran est en métal, - ledit écran comprend une âme, notamment en métal, et une couche de revêtement de ladite âme, située en regard de ladite surface de réflexion, - ladite couche de revêtement est de couleur claire, - ladite couche de revêtement est à base d'oxyde de titane ou de polymère blanchi, - ladite âme est aluminée de façon à constituer ladite couche de revêtement. Le guide de lumière peut être en forme de tige ou encore de nappe de guidage. Une nappe de guidage est un guide sensiblement bidimensionnel, c'est-à-dire que son épaisseur est faible au regard de sa longueur et de sa largeur. La nappe peut être incurvée et présenter un galbe donné. Ainsi la nappe présente deux faces étendues séparée par un pourtour, ce pourtour définissant une épaisseur de la nappe. Ces deux faces étendues sont sensiblement parallèles de manière à ce que la nappe présente une épaisseur constante. Ces faces étendues forment des faces de guidage délimitant une zone de propagation des rayons lumineux, par réflexion interne sur ces faces. Le pourtour forme une ou plusieurs tranches.
Dans le cas d'une nappe de guidage, l'une des faces étendues est la face de sortie, car le guide est agencé pour que les rayons réalisant une fonction lumineuse d'éclairage de la route, de signalisation ou d'éclairage de l'habitacle, sortent par cette face. L'autre face étendue est la face de réflexion, car c'est sa fonction principale dans le guide. Comme la face de réflexion est étendue, l'écran l'est également et la dissipation de la chaleur est meilleure qu'avec un guide en forme de tige. Le dispositif lumineux peut servir notamment de dispositif d'éclairage de la route et/ou de dispositif de signalisation, par exemple un feu de signalisation de véhicule, ou encore de dispositif d'éclairage de l'intérieur de l'habitacle d'un véhicule. L'invention sera mieux comprise à la lumière de la description suivante qui n'est donnée qu'à titre indicatif et qui n'a pas pour but de la limiter, accompagnée du dessin joint de la figure 1, illustrant de façon schématique, une vue en coupe transversale d'un dispositif lumineux selon l'invention. Comme illustré à la figure 1, l'invention concerne un dispositif lumineux 1 comportant une source lumineuse 2, qui pourra être disposée sur un support 3, ladite source étant configurée pour émettre un faisceau lumineux. Ici, la source lumineuse comprend une ou plusieurs diodes électroluminescentes 2, une seule de ses diodes étant représentée compte-tenu de l'orientation de la figure. Le support 3 est, par exemple, un circuit imprimé de type PCB, destiné à faire fonctionner les diodes. Avantageusement, le circuit imprimé est du type support métallique isolé (SMI), dont la propriété est de faire circuler plus aisément, la chaleur émise par les diodes. Le dispositif lumineux 1 comporte aussi un guide de lumière 5 dans lequel le faisceau lumineux peut se propager. Ledit guide 5 est en outre configuré pour que des fractions du faisceau sorte dudit guide. Le guide 5 est fabriqué dans un matériau transparent, apte à laisser passer la lumière, telle la résine acrylique, le polycarbonate, l'époxy ou le verre. Son indice de réfraction est différent de celui de l'air. Dans un mode de réalisation préféré, le guide de lumière 5 comprend une première face formant une face de réflexion 7 dudit faisceau lumineux vers une seconde face de sortie 6 dudit guide de lumière par laquelle les fractions du faisceau sont destinées à sortir. Ainsi, la face 6 de sortie est la face éclairante du dispositif remplissant un rôle d'éclairage ou de signalisation. Les rayons se propageant dans le guide 5 sont renvoyés vers la face de sortie 6 lorsqu'ils rencontrent la face de réflexion 7. En fonction de leur angle d'incidence, ils sortent alors ou non dudit guide 5 par ladite face de sortie 6. La face de réflexion 7 comprend des moyens de réflexion du faisceau lumineux. Il s'agit, par exemple, de motifs optiques, non illustrés, tels que des foyers de réflexion de la lumière et/ou des prismes réfléchissants. Lesdits motifs optiques permettent de changer l'incidence des rayons et de provoquer leur sortie dudit guide 5 par ladite face de sortie 6 pour former lesdites fractions lumineuses du faisceau circulant dans ledit guide 5. Sur la figure, le guide 5 est plat avec deux faces principales 6, 7, et des tranches raccordant lesdites faces. Le faisceau entre par une tranche d'entrée 8, faisant face aux diodes 2, et se propage entre les deux faces principales 6, 7, à l'intérieur du matériau constituant le guide 5, l'une 6 desdites faces principales définissant ladite face de sortie et l'autre 7 ladite face de réflexion. La lumière est ainsi transmise par réflexion totale interne à travers le volume défini par ledit guide 5. De la sorte, même si le guide 5 est courbe, la lumière se propage en suivant sa forme. On comprend que, selon la taille du guide 5, la face de sortie 6 est plus ou moins importante. Pour éviter qu'une partie du faisceau sortant par la face de réflexion 7 ne soit perdue, le dispositif conforme à l'invention comprend en outre un écran 9, en particulier diffusant, disposé en regard de cette face, à faible distance, voire même contre le guide 5. Plus précisément, ledit écran pourra être situé à une distance d'au moins 0.5 mm de la face de réflexion 7 du guide 5, notamment à une distance comprise entre 1 et 5 mm pour garder un encombrement réduit et une réflexion efficace de la lumière, sans perte de lumière. La fonction dudit écran 9 est de renvoyer la partie du faisceau sortant du guide par ladite face de réflexion vers l'intérieur du guide 5 afin qu'il poursuive le chemin défini par ledit guide 5. En effet, les moyens de réflexion pouvant provoquer une perte de lumière à travers la face de réflexion 7, l'écran diffusant 9 est disposé en regard de la face de réflexion 7 du guide de lumière, de manière à ramener la lumière sortant du guide 5 par la face de réflexion 7 vers ladite face de réflexion. Autrement dit, l'écran 9 a une fonction de diffuseur de lumière vers le guide 5 afin de ramener la lumière sortant de la face de réflexion 7 vers l'intérieur du guide 5, de sorte que ledit guide soit plus lumineux, avec une répartition de la luminosité plus homogène. En outre, selon l'invention, ledit écran 9 est capable de conduire la chaleur et il est raccordé thermiquement à ladite source lumineuse. Plus précisément, il est ici raccordé audit support 3 des diodes afin de former un pont thermique pour que la chaleur puisse circuler de l'un à l'autre. Sa grande dimension favorise l'évacuation de la chaleur dégagée par la diode 2 et l'échange de chaleur avec son environnement. Cette caractéristique permet de dissiper la chaleur émise par la diode 2 et augmente ainsi sa durée de vie, ainsi que son rendement optique. L'utilisation dudit écran comme dissipateur thermique permet aussi de garder une taille et un encombrement réduit du dispositif 1. En effet, il évite d'avoir à utiliser des ailettes ou tout autre système complexe de refroidissement de la diode 2. De manière remarquable, l'écran 9 est assujetti au support 3 de sorte que les deux éléments soient fermement maintenus en contact et forment une unité structurelle. Le contact peut être obtenu grâce des moyens mécanique, un soudage, un brasage, de la colle thermique ou tout autre moyen connu de l'homme du métier. Avantageusement, pour favoriser la circulation de la chaleur, l'écran 9 est en métal. Par conséquent, il est essentiellement opaque aux rayonnements dans le visible. De façon avantageuse, l'écran 9 est plat avec des dimensions sensiblement identiques à celles de la face de réflexion 7. Pour favoriser l'effet diffusant recherché, l'écran 9 pourra présenter en regard de la face de réflexion 7, une surface munie d'une couche de polycarbonate blanchi, ladite couche étant disposée sur une âme métallique, l'ensemble formant ledit écran. Ainsi, l'écran 9 renvoie la lumière vers la face de réflexion 7 avec une distribution angulaire donnée, dans cet exemple, sensiblement lambertienne, de sorte que le guide 5 soit uniformément éclairé.
Comme déjà dit, pour obtenir un dispositif 1 dont la partie lumineuse soit grande tout en gardant un volume respectable, il est souhaitable d'avoir un guide 5 de lumière surfacique. Ainsi, les faces de réflexion 7 et de sortie 6 ont une grande surface par rapport à l'épaisseur du guide définie par la hauteur des tranches 8. En outre, comme les diodes 2 sont petites, il n'est pas nécessaire d'avoir une face d'entrée très étendue, donc une tranche 8 de guide plat suffit à capter entièrement le faisceau de lumière venant de la diode 2. Et ledit écran 9, de forme correspondante, présente en conséquence une surface lui permettant d'assurer une bonne dissipation thermique de la chaleur dégagée par lesdites diodes 2.
Cela étant, en variante, non-illustrée, ledit guide pourra se présenter sous la forme d'une tige, par exemple présentant une section circulaire. La face arrière de réflexion du faisceau lumineux et la face avant de sortie, éclairante, relient alors des extrémités opposées de la tige. Ladite source lumineuse comprend, par exemple, une diode située en regard d'une desdites extrémités de la tige. Ledit écran est placé le long de la tige, en regard de la face arrière de celle-ci.
Le dispositif 1 conforme à l'invention pourra encore comprendre un boîtier dans lequel sont logés ledit guide 5, l'écran 9, la ou les diodes 2 et leur support 3. Ledit boîtier est muni, par exemple, d'un couvercle de protection en regard de la face de sortie, ledit couvercle étant transparent afin de laisser passer la lumière. Pour des raisons esthétiques, il peut être de différentes couleurs. A titre d'exemple, l'invention pourra être utilisée dans les feux de signalisation, aussi bien pour des feux diurnes, de position, de stop ou de recul que les clignotants, ou bien pour réaliser des lumières intérieurs, par exemple les lumières dont la fonction est d'éclairer l'habitacle ou d'indiquer l'ouverture d'une des portes du véhicule. Ces différents exemples ne sont cependant pas limitatifs.

Claims (16)

  1. REVENDICATIONS: 1. Dispositif lumineux (1), notamment de véhicule automobile, comportant une source lumineuse (2) configurée pour émettre un faisceau lumineux, et un guide de lumière (5), ledit dispositif (1) étant configuré pour que ledit faisceau lumineux se propage dans ledit guide (5), ledit guide étant configuré pour que ledit faisceau lumineux sorte en différentes fractions lumineuses dudit guide (5), ledit dispositif (1) comprenant en outre, un écran (9) capable de conduire la chaleur, ledit écran (9) étant configuré pour réfléchir et/ ou diffuser tout ou partie desdites fractions du faisceau, ledit écran (9) étant raccordé thermiquement à ladite source lumineuse (2).
  2. 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel ledit écran (9) est au moins en partie en métal.
  3. 3. Dispositif selon l'une, quelconque, des revendications 1 ou 2, dans lequel ledit dispositif comprend un support (3), thermiquement conducteur, sur lequel ladite source lumineuse (2) est disposée, ledit support (3) permettant de connecter ladite source lumineuse (2) à un circuit électrique.
  4. 4. Dispositif selon la revendication 3, dans lequel ledit dispositif comprend un pont thermique entre ledit écran (9) et ledit support (3).
  5. 5. Dispositif selon l'une, quelconque, des revendications 3 ou 4, dans lequel ledit support (3) est assujetti audit écran (9).
  6. 6. Dispositif selon l'une, quelconque, des revendications précédentes, dans lequel ledit guide de lumière (5) comprend : - une première face formant une face de sortie (6) desdites fractions du faisceau lumineux, - une seconde face (7), opposée à la face de sortie, formant une face de réflexion dudit faisceau lumineux.
  7. 7. Dispositif selon la revendication 6, dans lequel ledit écran (9) est disposé en regard de la face de réflexion (7) du guide de lumière, de manièreà diffuser la lumière sortant du guide (5) par la face de réflexion (7) et à la rediriger vers ladite face de réflexion (7).
  8. 8. Dispositif selon la revendication 7, dans lequel ledit écran (9) s'étend sur au moins 80% de la surface de ladite face de réflexion (7) du guide de lumière, préférentiellement sur la totalité de la surface de ladite face de réflexion (7).
  9. 9. Dispositif selon l'une, quelconque, des revendications 8 ou 9, dans lequel ladite face de réflexion (7) comprend des foyers de réflexion de la lumière et/ou des prismes réfléchissants.
  10. 10. Dispositif selon l'une, quelconque, des revendications 6 à 9, dans lequel ledit écran (9) comprend une âme et une couche de revêtement de ladite âme, ladite couche étant située en regard de ladite face de réflexion 7.
  11. 11. Dispositif selon la revendication 10, dans lequel ladite couche de revêtement est de couleur claire.
  12. 12. Dispositif selon l'une, quelconque, des revendications 10 ou 11, dans lequel ladite couche de revêtement est à base d'oxyde de titane ou de polymère blanchi.
  13. 13. Dispositif selon l'une, quelconque, des revendications précédentes, dans lequel ledit guide de lumière (5) est un guide surfacique.
  14. 14. Dispositif selon l'une, quelconque, des revendications précédentes, dans lequel ledit guide de lumière (5) est un guide de la forme d'une tige.
  15. 15. Dispositif selon l'une, quelconque, des revendications précédentes, dans lequel ledit dispositif lumineux (1) est un dispositif d'éclairage de la route et/ou un dispositif de signalisation, ou un dispositif d'éclairage de l'intérieur de l'habitacle du véhicule.
  16. 16. Dispositif selon la revendication 15, dans lequel ledit dispositif lumineux (1) est un feu de signalisation de véhicule.30
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