FR3010490A1 - Boitier optique de dispositif d'eclairage et/ou de signalisation pour vehicule automobile a circuit de refroidissement - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un boîtier optique (3) pour dispositif d'éclairage et/ou de signalisation (7) pour véhicule automobile, comprenant au moins une source lumineuse (9), au moins un substrat (11) d'échange de chaleur avec la source lumineuse (9), et un circuit (13) de fluide caloporteur F permettant une circulation forcée du fluide F dans le substrat (11) de manière à obtenir un échange de chaleur entre le substrat (11) et ledit fluide F. Application aux véhicules automobiles.

Description

BOITIER OPTIQUE DE DISPOSITIF D'ÉCLAIRAGE ET/OU DE SIGNALISATION POUR VÉHICULE AUTOMOBILE A CIRCUIT DE REFROIDISSEMENT La présente invention concerne les dispositifs d'éclairage et/ou de signalisation, notamment des projecteurs de véhicules automobiles. Plus particulièrement, l'invention s'intéresse à une dissipation thermique des calories générées par au moins un composant intégré au projecteur.

Les véhicules automobiles sont classiquement équipés de dispositifs de d'éclairage et/ou de signalisation, appelés projecteurs. Ces derniers font appel à une source lumineuse qui, jusqu'à récemment, était réalisée au moyen d'une lampe à incandescence.

Une nouvelle technologie de source lumineuse vient remplacer ces lampes à incandescences : il s'agit de diodes électroluminescentes. Ces dernières sont en mesure de fournir une performance lumineuse élevée et présentent l'avantage d'être de taille réduite. Ces diodes électroluminescentes employées comme source de lumière présentent également l'avantage de réduire la consommation électrique comparée à une même fonction optique assurée par une lampe à incandescence. Toutefois, ces diodes sont particulièrement sensibles à la chaleur, en particulier au dessus de 50°C. Il existe un risque que la température nuise à leur fonctionnement, notamment à leur rendement lumineux et à la durée de vie de ces éléments. En outre, la jonction électrique permettant de les alimenter peut être détériorée. Il est connu de refroidir ces diodes électroluminescentes au moyen d'un dissipateur thermique à ailettes, par convection naturelle ou forcée de l'air se trouvant à l'intérieur du projecteur. Cependant, en utilisant l'air présent dans le projecteur comme fluide caloporteur, on n'obtient pas une efficacité dans l'échange de chaleur entre les diodes et le fluide qui permettrait de refroidir dans tous les cas les diodes dans le boîtier du projecteur à une température inférieure à 50°C. Un objet de la présente invention est de résoudre en tout ou partie les inconvénients décrits ci-dessus. Il est proposé selon l'invention un boîtier optique pour dispositif d'éclairage et/ou de signalisation pour véhicule automobile, comprenant au moins une source lumineuse, au moins un substrat d'échange de chaleur avec la source lumineuse, et un circuit de fluide caloporteur permettant une circulation forcée du fluide dans le substrat de manière à obtenir un échange de chaleur entre le substrat et ledit fluide. Il est ainsi obtenu un échange thermique élevé entre la source lumineuse et le substrat qui permet de favoriser un maintien de la source lumineuse à une 15 température située en dessous d'une température maximum, plus basse que dans la solution connue. L'invention pourra également présenter les caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison: 20 - ledit substrat est du type substrat métallique, isolé électriquement de la source lumineuse, - ledit circuit et/ou substrat sont configurés pour permettre audit fluide caloporteur, lorsqu'il est entraîné en circulation forcée dans le circuit, d'être mis en turbulence dans ledit substrat de manière à amplifier ledit échange de 25 chaleur, - ledit substrat comporte au moins une cavité et/ou un canal de passage du fluide, - ladite cavité et/ou canal comportent au moins un relief formant obstacle dans le passage du fluide, par exemple une surface pourvue d'aspérités, en 30 particulier une surface taraudée dans le cas du canal, - ladite cavité et/ou canal comportent au moins un angle de déviation pour le passage du fluide, - ledit circuit comprend au moins un conduit pourvu d'aspérités, en particulier taraudé, et/ou au moins d'un angle de déviation pour le passage du fluide, ce qui crée de la turbulence dans la circulation du fluide, - ladite source lumineuse est en liaison thermique avec le substrat, - ledit circuit de fluide est configuré pour être relié, en particulier de façon étanche, à un échangeur de chaleur externe au boîtier, - ladite liaison du circuit de fluide à l'échangeur de chaleur comprend au moins un connecteur à connexion rapide, ce qui permet de déposer le dispositif d'éclairage et/ou de signalisation sans déposer ledit échangeur de chaleur, - ledit circuit de fluide comporte une pompe d'entraînement du fluide, - ledit fluide est un liquide caloporteur, par exemple de type eau glycolée, - ledit boîtier comporte une pluralité de sources lumineuses, - lesdites sources lumineuses sont de type diodes électroluminescentes, - lesdites diodes sont regroupées sur lesdits substrats pour former des modules permettant de définir différents faisceaux lumineux, notamment un faisceau lumineux réalisant une partie d'une fonction code présentant une coupure avec un coude (aussi dénommé « kink » selon son appellation anglo-saxonne), un faisceau lumineux à coupure plate réalisant une autre partie de la fonction code (aussi dénommé « flat » selon son appellation anglo-saxonne), et/ou un faisceau lumineux réalisant un feu de route complémentaire au code, respectivement, - lesdits substrats sont reliés l'un à l'autre en série par ledit circuit, - lesdits substrats sont reliés l'un à l'autre par ledit circuit de façon à ce que ledit fluide traverse le substrat correspondant au faisceau présentant une coupure avec un coude, puis le substrat correspondant au faisceau à coupure plate, puis le substrat correspondant au feu de route, - lesdits substrats sont disposés en sorte que ledit fluide alimente en premier lieu le ou les substrats correspondants au module créant la portée du faisceau code, puis au module complétant le code en largeur, puis au module route, - lesdits substrats sont reliés l'un à l'autre en parallèle, - ledit circuit comporte des conduits flexibles entre les substrats, en particulier disposés dans un plan, notamment en épingle. L'invention concerne également un échangeur de chaleur relié à au moins un boîtier optique, tel que décrit ci dessus, ledit échangeur de chaleur étant configuré pour être relié audit circuit du boîtier optique, en étant disposé de façon externe au boîtier optique.

L'invention concerne encore un ensemble d'un boîtier optique et d'un échangeur de chaleur tels que décrits ci-dessus. Ladite liaison du circuit de fluide à l'échangeur de chaleur comprend avantageusement au moins un conduit flexible apte à permettre un déplacement dudit boîtier optique en vue d'ajuster l'éclairage dudit dispositif d'éclairage et/ou de signalisation, par exemple à la charge du véhicule. Le ou lesdits substrats comportent un capteur de température du fluide en circulation dans le substrat et ladite pompe d'entraînement du fluide est apte à être asservie audit capteur de température pour maintenir la température du fluide en circulation dans le substrat inférieure à ladite température maximum déterminée. D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description donnée ci-après à titre indicatif en relation avec des dessins dans lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective d'un ensemble d'un boîtier optique et d'un échangeur de chaleur selon l'invention, - la figure 2 est une vue schématique en coupe transversale d'un substrat du boîtier optique de l'ensemble selon la figure 1, - la figure 3 est une vue schématique selon un plan de coupe longitudinal du substrat représenté à la figure 2, et - les figures 4 à 6 illustrent selon des vues analogues à la figure 3 des variantes de réalisation du substrat.

Il faut noter que les figures exposent l'invention de manière détaillée pour mettre en oeuvre l'invention, lesdites figures pouvant bien entendu servir à mieux définir l'invention le cas échéant.

Des références numériques identiques sont utilisées dans la suite pour désigner des éléments analogues ou identiques. Comme illustré à la figure 1, l'invention concerne un ensemble 1 d'un boîtier optique 3 et d'un échangeur de chaleur 5. Un tel ensemble est configuré pour permettre un refroidissement d'éléments générateurs d'un faisceau d'éclairage d'un dispositif d'éclairage et/ou de signalisation 7 pour véhicule automobile, notamment d'un projecteur avant d'un véhicule automobile.

Selon l'invention, ledit boîtier optique 3 comprend au moins une source lumineuse 9 et au moins un substrat 11 d'échange de chaleur avec la source lumineuse 9. Ledit boîtier comporte également un circuit 13 de fluide caloporteur F permettant une circulation forcée du fluide F dans le substrat 11, de manière à obtenir un échange de chaleur entre le substrat 11 et ledit fluide F. Selon l'exemple illustré, le boîtier 3 comporte trois substrats 11 supportant chacun une pluralité de sources lumineuses 9, lesquelles sont des diodes électroluminescentes. Ledit substrat 9 pourra également comporter un ou plusieurs composants électroniques, non représentés, chargés de piloter l'allumage et/ou l'extinction desdites diodes électroluminescentes.

Il est ainsi obtenu un échange thermique élevé entre la ou les sources lumineuses 9 ainsi que les composants électroniques éventuellement associés et le fluide F, ce qui permet de maintenir la température de la ou des sources lumineuses 9 à une valeur maximale déterminée, inférieure à 50- 60°C, ce qui est plus particulièrement exigé pour les diodes employées. Le ou les substrats 11 sont avantageusement du type métallique, par exemple en aluminium. Ils sont en liaison thermique avec la ou les sources lumineuses 9, par exemple par une résine diélectrique intermédiaire. Ainsi, le ou les substrats 11 sont isolés électriquement de la ou des sources lumineuses 9 qu'ils supportent tout en autorisant l'échange thermique souhaité. Les substrats 11 sont ici de forme parallélépipédique rectangle, d'extension plane et de volume plein. En outre, ils sont traversés chacun par un canal interne 15 de circulation du fluide caloporteur F, canal formant partie dudit circuit 13 de fluide d'échange de chaleur avec les substrats.

Ledit circuit 13 et/ou le ou les substrats 11 sont avantageusement configurés pour permettre au fluide caloporteur F, qui est entraîné en circulation forcée dans le circuit au moyen d'une pompe non représentée, d'être mis en turbulence dans lesdits substrats de manière à amplifier ledit échange de chaleur.

A cet effet, ledit canal interne 15 de circulation du fluide est en particulier taraudé et/ou muni de corrugations. De façon alternative et/ou cumulative, le ou lesdits substrats 11 pourront comprendre en variante chacun au moins une cavité interne 17 de passage du fluide F, en particulier une cavité unique 17 de passage du fluide, comme représenté aux figures 4 à 6. Ladite cavité 17 et/ou ledit canal 15 pourront comporter au moins un relief formant obstacle dans le passage du fluide, par exemple une surface interne pourvue d'aspérités, en particulier une surface interne brute 19 (non lisse) tel que représenté à la figure 4, des parois internes 20 pourvues de reliefs accentués comme illustré à la figure 5 et/ou une surface interne 21 comportant des saillies 23 reliant ou non des faces opposées de la cavité tel que représenté à la figure 6, disposées ici en matrice. Elles pourront également être disposées en quinconce, en chevron ou autres. Ladite cavité 17 et/ou ledit canal 15 peuvent avantageusement comporter au moins un angle de passage du fluide, tel que l'angle droit a entre les deux portions du canal représenté à la figure 3, pour casser toute circulation laminaire du fluide.

La turbulence ainsi créée sur la circulation du fluide amplifie l'échange de chaleur entre le substrat et la ou les sources lumineuses. Le circuit de fluide 13 est ici destiné à former une boucle fermée avec l'échangeur de chaleur 5. Ce circuit est plus précisément configuré pour être relié, en particulier de façon étanche, audit échangeur de chaleur 5, lequel est disposé à l'extérieur du boîtier 3, par exemple à proximité du bouclier avant du véhicule, non représenté. Ledit boîtier est ainsi exposé au vent relatif de déplacement du véhicule.

Cet échangeur pourra être pourvu d'un ventilateur de refroidissement de l'échangeur, non représenté, qui pourra notamment permettre de prolonger le refroidissement des substrats, à l'arrêt du véhicule et sources lumineuses éteintes.

Ladite liaison du circuit de fluide 13 à l'échangeur de chaleur 5 comprend au moins un connecteur à prise rapide 25, deux connecteurs 25 dans l'exemple, un pour l'alimentation et un autre pour le retour du fluide au boîtier. Ces connecteurs 25, représentés en trait interrompu, sont notamment disposés sur la face externe 27 du boîtier. L'échangeur 5 sera notamment relié aux différents boîtiers optiques ou projecteurs avant du véhicule. Cette disposition permet de déposer l'un ou l'autre des dispositifs d'éclairage et/ou de signalisation 7 sans déposer ledit échangeur de chaleur 5. Ledit fluide F est un liquide caloporteur, par exemple de type eau glycolée.

Lesdites diodes électroluminescentes 9 sont regroupées sur lesdits substrats 11 pour former des modules permettant de définir différents faisceaux lumineux, notamment de façon à réaliser une partie d'une fonction code présentant une coupure du faisceau avec un coude (aussi dénommée « kink » selon son appellation anglo-saxone), un faisceau lumineux à coupure plate réalisant une autre partie de la fonction code (aussi dénommée « flat » selon son appellation anglo-saxone), et/ou un faisceau lumineux réalisant un feu de route complémentaire au faisceau de code, respectivement.

Les substrats 11 sont reliés l'un à l'autre en série, ces substrats étant disposés en sorte que le fluide F alimente en premier lieu, selon le sens de circulation du fluide indiqué par les flèches, le ou les substrats 11 qui doivent être les moins chauds, ici les deux substrats 11a supportant des diodes électroluminescentes soumises à un allumage plus fréquent correspondant au feu de code, puis le ou les substrats moins souvent utilisés et pouvant être plus chauds, soit le substrat 11 b supportant les diodes électroluminescentes de feu de plein phare.

Autrement dit, le fluide alimente en premier lieu le ou les substrats correspondants aux faisceaux nécessitant la luminance la plus élevée des sources et ayant la plus grande importance pour le conducteur, soit d'abord le module créant la portée du faisceau code, puis le module complétant le faisceau code à coupure plate en largeur, puis le module route. En effet, le module alimenté en premier sera celui maintenu à la température la plus basse et dont les sources seront les plus efficaces. L'ordre indiqué permet d'avoir les meilleures performances pour la portée du faisceau de code, qui est un élément de sécurité, puis la largeur du faisceau de code qui est un élément de confort. Le faisceau de route est lui statistiquement beaucoup moins utilisé que le faisceau de code ou croisement. Il est d'ailleurs principalement utilisé lorsque le véhicule est en mouvement rapide. Dans ce cas, le flux d'air sur le projecteur permet d'abaisser la température de son air intérieur. Il est à noter que les deux substrats 11 a supportant les diodes électroluminescentes de feu de code sont disposés dans un même plan P, sensiblement parallèle à une face supérieure 29 en regard du boîtier. Le troisième substrat 11 b supportant les diodes électroluminescentes de feu de plein phare est disposé au dessous des deux substrats 11a, dans un plan P' parallèle au plan P précité.

Lesdits substrats 11 pourraient encore être reliés l'un à l'autre en parallèle (non représenté). Le circuit 13 comporte des conduits flexibles 31 entre les substrats 11, cette disposition conférant une certaine liberté de mouvement des substrats l'un par rapport à l'autre, notamment face à leurs dilatations thermiques propres et en vue du réglage de leurs orientations mutuelles, notamment de la portée du projecteur dans le décalage de feu code/route. En effet, le réglage du décalage de feu code/route, par exemple, est une procédure série courante pour la plupart des projecteurs. Un tel réglage peut également servir pour tenir compte de la charge du véhicule. Cette flexibilité peut notamment être réalisée en disposant lesdits conduits en épingle, en boucle ou en serpentin ou suivant une autre forme non droite. Lesdites boucles ou épingles sont avantageusement disposées dans un plan, par exemple ledit plan P commun des substrats 11a des diodes de feu de code ou le plan P' du substrat de feu de plein phare, comme cela est visible sur la figure 1. Ledit échangeur de chaleur 5 est disposé à l'extérieur du boîtier optique 3. Il est relié par au moins un conduit flexible, ici deux conduits flexibles 33, au circuit 13 du boîtier, ce ou ces conduits flexibles étant aptes à permettre un déplacement dudit boîtier 3 sur le véhicule en vue de sa maintenance éventuelle, voire de son échange, de la maintenance de parties du véhicule qui nécessitent le démontage du projecteur et/ou pour le montage initial de ce dernier dans le véhicule.

Il est à noter que ledit échangeur de chaleur 5 peut être dimensionné pour différents arrangements de substrats 11 permettant la création de plusieurs niveaux de finition de projecteur, différenciant le style, les fonctionnalités et les performances optiques. Les connecteurs à prise rapide 25 permettent, dans ce cas, la standardisation du dit échangeur de chaleur 5 quelle que soit la forme du boîtier 3 et l'arrangement des substrats 11, facilitant la réduction de coût autant de l'échangeur 5 via des effets de volume que du processus d'assemblage de celui-ci sur le véhicule. De plus, lesdits substrats 11 peuvent comporter un capteur de température du fluide, non représenté. Ladite pompe d'entraînement du fluide pourra alors être asservie audit capteur de température pour maintenir la température du fluide en circulation dans le substrat inférieure à ladite température maximum précitée, à savoir de 50 à 60°C., notamment en variant le débit du fluide dans le circuit.

L'invention apporte ainsi, en particulier, un boîtier optique de dispositif d'éclairage et/ou de signalisation pour véhicule, qui est adapté pour refroidir efficacement des sources lumineuses du boîtier, en particulier des diodes électroluminescentes, et les maintenir à une température inférieure à une valeur

Claims (14)

1. REVENDICATIONS1. Boîtier optique (3) pour dispositif d'éclairage et/ou de signalisation (7) pour véhicule automobile, comprenant au moins une source lumineuse (9), au moins un substrat (11) d'échange de chaleur avec la source lumineuse (9), et un circuit (13) de fluide caloporteur F permettant une circulation forcée du fluide F dans le substrat (11) de manière à obtenir un échange de chaleur entre le substrat (11) et ledit fluide F.
2. 2. Boîtier optique (3) selon la revendication 1, dans lequel ledit substrat (11) est du type substrat métallique, isolé électriquement de la source lumineuse (9).
3. 3. Boîtier optique (3) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel ledit circuit (13) et/ou substrat (11) sont configurés pour permettre audit fluide caloporteur F, lorsqu'il est entraîné en circulation forcée dans le circuit (13), d'être mis en turbulence dans ledit substrat (11).
4. 4. Boîtier optique (3) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ledit substrat (11) comporte au moins une cavité (17) et/ou un canal (15) de passage du fluide F.
5. 5. Boîtier optique (3) selon la revendication précédente, dans lequel ladite cavité (17) et/ou canal (15) comportent au moins un relief (19, 20, 21, 23) formant obstacle dans le passage du fluide F.
6. 6. Boîtier optique (3) selon la revendication 4 ou 5, dans lequel ladite cavité (17) et/ou canal (15) comportent au moins un angle a de déviation pour le passage du fluide.
7. 7. Boîtier optique (3) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ledit circuit (13) comprend au moins un conduit (31) pourvu d'aspérités et/ou au moins d'un angle de déviation pour le passage du fluide F.
8. 8. Boîtier optique (3) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel ledit circuit (13) comporte des conduits flexibles (31) entre les substrats.
9. 9. Boîtier optique (3) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ledit circuit de fluide (13) est configuré pour être relié à un échangeur de chaleur (5) externe au boîtier (3).
10. 10. Boîtier optique (3) selon la revendication précédente, dans lequel ladite liaison du circuit de fluide (13) à l'échangeur de chaleur (5) comprend au moins un connecteur à connexion rapide (25).
11. 11. Boîtier optique (3) selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant une pluralité de sources lumineuses (9), lesquelles sources lumineuses sont de type diodes électroluminescentes, lesdites diodes (9) étant regroupées sur lesdits substrats (11) pour former des modules permettant de définir différents faisceaux lumineux.
12. 12. Boîtier optique (3) selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, comportant une pluralité de substrats (11), reliés l'un à l'autre en série ou en parallèle, disposés en sorte que ledit fluide F alimente en premier lieu le ou les substrats les plus chauds (11 a), puis le ou les substrats moins chauds (11b).
13. 13. Echangeur de chaleur (5) destiné à être relié à au moins un boîtier optique (3) selon l'une quelconque des revendications précédentes, ledit échangeur étant configuré pour être relié audit circuit (13) du boîtier optique, à l'extérieur du boîtier optique (3).
14. 14. Ensemble d'un boîtier optique (3) selon l'une quelconque des revendications 1 à 12 et d'un échangeur de chaleur (5) selon la revendication 30 précédente.