FR3039929A1 - Dispositif d’eclairage et/ou de signalisation pour vehicule automobile - Google Patents

Abstract

Une source de lumière à semi-conducteur comporte une pluralité de bâtonnets électroluminescents (8) de dimensions submillimétriques. Les bâtonnets sont regroupés en au moins deux zones (4, 6) de bâtonnets activables sélectivement, les deux zones étant enchevêtrées sur au moins une partie de ladite source de lumière (1).

Description

DISPOSITIF D’ECLAIRAGE ET/OU DE SIGNALISATION POUR VEHICULE AUTOMOBILE L’invention a trait au domaine de l’éclairage et/ou de la signalisation, notamment pour véhicules automobiles. Elle concerne plus particulièrement un dispositif apte à générer deux fonctions distinctes d’éclairage et/ou de signalisation.

Les véhicules automobiles sont équipés de divers projecteurs générant des faisceaux lumineux dédiés à des fonctions d’éclairage et/ou de signalisation spécifiques. De tels projecteurs comprennent classiquement un boîtier logeant un ou plusieurs modules optiques générateurs des faisceaux lumineux qui sont projetés hors du boîtier.

Un module optique pour projecteur automobile comprend dans sa généralité au moins une source lumineuse et des organes optiques, tels que des réflecteurs et/ou des guides de lumière, dirigeant la lumière produite par la (les) source (s) lumineuse(s) vers la paroi transparente à travers laquelle sont projetés les faisceaux lumineux générés par le module optique. La (les) source(s) lumineuse(s) est (sont) sélectivement activable(s) par des moyens de commande selon les besoins d’éclairage et/ou de signalisation du véhicule. La (les) source(s) lumineuse(s) et le système optique associé sont configurés pour réaliser des fonctions d’éclairage et/ou de signalisation du véhicule, pour la plupart réglementées. Dans le cadre de la présente invention, il est plus spécifiquement, mais non exclusivement, à prendre en considération la fonction d’éclairage Code, Route, la fonction de feu stop, la fonction de lanterne et la fonction d’éclairage diurne.

Concernant la fonction de lanterne (ou « feu de position »), un véhicule automobile est équipé aussi bien à l’arrière qu’à l’avant de projecteurs générateurs de faisceaux de type lanterne, activé de façon automatique pour signaler le véhicule. La couleur des faisceaux lumineux projetés par les lanternes est prédéfinie conformément à la règlementation, et la source lumineuse produit à cet effet une lumière de couleur déterminée, couleur sensiblement rouge à l’arrière et blanche à l’avant.

Concernant la fonction d’éclairage diurne, un véhicule automobile est équipé à l’avant de projecteurs générateurs de feux diurnes, connus également sous la dénomination DRL d’après l’acronyme anglais « Daytime Running Light ». La fonction d’éclairage diurne est de signaler le véhicule dans des conditions de luminosité assimilées au plein jour. L’activation d’un feu diurne est opérée par un moyen automatique de commande, de sorte que le feu diurne est allumé en permanence dès lors que des feux d’éclairage communément dénommés feux de route ou feux de croisement équipant le véhicule sont éteints. En outre, les feux diurnes doivent être éteints lorsque les feux indicateurs de direction sont allumés, de manière à rendre plus visible les feux indicateurs de direction. La couleur des faisceaux lumineux projetés par les feux diurnes est prédéfinie conformément à la règlementation, et la source lumineuse produit à cet effet une lumière de couleur déterminée, couleur blanche notamment.

Dans ce contexte, il est apparu opportun d’intégrer dans un même projecteur différentes fonctions d’éclairage et/ou de signalisation telle qu’elles viennent d’être décrites. En effet, de telles dispositions permettent d’améliorer l’esthétique du véhicule en limitant l’encombrement de la face avant du véhicule par un cumul de projecteurs respectivement affectés des fonctions d’éclairage et/ou de signalisation spécifiques.

Les sources de lumière sont de plus en plus fréquemment constituées par des diodes électroluminescentes, notamment pour des avantages d'encombrement et d'autonomie par rapport à des sources de lumière classiques. L'utilisation de diodes électroluminescentes dans les modules lumineux a permis en outre aux acteurs du marché (fabricant d’automobiles et concepteur de dispositifs lumineux) d'apporter une touche créative à la conception de ces dispositifs, notamment par l’utilisation d’un nombre toujours plus grand de ces diodes électroluminescentes pour réaliser des effets optiques. Toutefois, leur application dans le contexte précédemment décrit ne permet pas de créer, pour l’observateur extérieur, un effet visuel selon lequel les différentes fonctions sont réalisées par une même source de lumière, puisqu’il conviendrait de prévoir une diode électroluminescente pour chacune des fonctions d’éclairage, et que ces différentes diodes sont espacées les unes des autres. La séparation entre les deux émetteurs est non négligeable, cette séparation pouvant par exemple représenter 8 à 12% de la taille de la puce, ce qui peut se traduire par une séparation angulaire entre les faisceaux produits par le même projecteur. Il conviendrait alors de requérir à l’utilisation d’optiques très ‘mélangeuses’, par exemple des collecteurs elliptiques et/ou des guides de lumière, c’est-à-dire des optiques qui modifient fortement les rayons lumineux émis par les sources de lumière pour les mixer, afin que la plage lumineuse générée par chacune des zones soit à elle seule perçue comme continue.

Dans ce contexte, l’invention a pour objet une source de lumière à semi-conducteur comprenant une pluralité de bâtonnets électroluminescents de dimensions submillimétriques parmi lesquels on peut distinguer au moins deux zones de bâtonnets activables sélectivement, les deux zones étant enchevêtrées sur au moins une partie de ladite source.

Par enchevêtrées, on entend des zones mêlées les unes aux autres, qui selon les configurations de la source de lumière, peuvent être imbriquées ou entrelacées les unes dans les autres. On vise ainsi à protéger des agencements de bâtonnets, dans lequel un ou plusieurs bâtonnets sont raccordés électriquement à une première zone alors qu’ils sont disposés géométriquement au sein d’une deuxième zone raccordée sélectivement de la première zone, et/ou dans lequel la ligne de jonction entre ces deux zones est rendue accidentée par la présence d’un ou plusieurs bâtonnets d’une première zone au-delà de la ligne de jonction théorique. L’utilisation de source à bâtonnets électroluminescents et leur disposition en zones enchevêtrées permet la réalisation de différents faisceaux d’éclairage et/ou de signalisation par une même source de lumière, avec un effet visuel fort pour l’observateur extérieur puisque l’impression d’avoir des sources de lumière distinctes est supprimée.

Selon différentes caractéristiques de l’invention, on pourra prévoir que : - les au moins deux zones de la source de lumière à semi-conducteur présentent des luminances distinctes ; - la distance qui sépare deux bâtonnets électroluminescents immédiatement adjacents est au minimum égale à 2 micromètres ; - les première et deuxième zones comprennent chacune une pluralité de sous-zones, l’enchevêtrement résultant d’une alternance des sous-zones de la première et de la deuxième zones ; notamment, les première et deuxième zones sont agencées de sorte qu’au moins une sous-zone de la première zone est entourée d’une sous-zone de la deuxième zone, et on pourra prévoir que par ailleurs, au moins une sous-zone de la deuxième zone est entourée d’une sous-zone de la première zone ; - les bâtonnets électroluminescents sont agencés en une pluralité de rangées, et au moins une rangée de ces bâtonnets comprend au moins une double alternance de zones. On entend par « double alternance de zones » le fait que pour au moins une rangée, on retrouve dans un sens d’avancement donné un ou des bâtonnets de la première zone, puis un ou des bâtonnets de la deuxième zone, puis de nouveau un ou des bâtonnets de la première zone ; - un bloc d’au moins deux rangées est formé entre la première zone et la deuxième zone, ladite au moins une double alternance de zones étant réalisée uniquement sur ce bloc entre les deux zones ; - au moins deux rangées comprenant ladite double alternance sont sensiblement perpendiculaires ; - les première et deuxième zones de bâtonnets sont aptes à émettre une lumière de même longueur d’onde ; et un dispositif de conversion de longueur d’onde est agencé au voisinage des bâtonnets pour traiter la lumière émise par l’une et/ou l’autre des zones enchevêtrées.

Les bâtonnets électroluminescents peuvent s’étendre à partir d’un même substrat, et ils peuvent notamment être formés directement sur ce substrat. On peut prévoir que le substrat soit à base de Silicium ou de carbure de silicium. On comprend que le substrat est à base de silicium dès lors qu’il comporte majoritairement du silicium, par exemple au moins 50% et dans la pratique environ 99%.

Selon des caractéristiques propres à la constitution des bâtonnets électroluminescents et à la disposition de ces bâtonnets électroluminescents sur le substrat, on pourra prévoir que, chaque caractéristique pouvant être prise seule ou en combinaison avec les autres : - chaque bâtonnet présente une forme générale cylindrique, notamment de section polygonale ; on pourra prévoir que chaque bâtonnet est la même forme générale, et notamment une forme hexagonale ; - les bâtonnets sont chacun délimités par une face terminale et par une paroi circonférentielle qui s’étend le long d’un axe longitudinal du bâtonnet définissant sa hauteur, la lumière étant émise au moins à partir de la paroi circonférentielle ; cette lumière pourrait également être émise par la face terminale ; - chaque bâtonnet peut présenter une face terminale qui est sensiblement perpendiculaire à la paroi circonférentielle, et dans différentes variantes, on peut prévoir que cette face terminale est sensiblement plane ou bombée, ou pointue, en son centre ; - les bâtonnets sont agencés en matrice, que cette matrice soit régulière, avec un espacement constant entre deux bâtonnets successifs d’un alignement donné, ou que les bâtonnets soient disposés en quinconce ; - la hauteur d’un bâtonnet est comprise entre 1 et 10 micromètres ; - la plus grande dimension de la face terminale est inférieure à 2 micromètres ; - la distance qui sépare deux bâtonnets immédiatement adjacents est au minimum égale à 2 micromètres, et au maximum égale à 100 micromètres.

Selon d’autres caractéristiques, on pourra prévoir que la source de lumière à semi-conducteur comprenant une pluralité de bâtonnets électroluminescents de dimensions submillimétriques comporte en outre une couche d’un matériau polymère dans laquelle les bâtonnets sont au moins partiellement noyés ; ce matériau polymère peut être à base de silicone, étant entendu que le matériau polymère est à base de silicone dès lors qu’il comporte majoritairement du silicone, par exemple au moins 50% et dans la pratique environ 99%. La couche de matériau polymère peut comprendre un luminophore ou une pluralité de luminophores excités par la lumière générée par au moins un de la pluralité de bâtonnets. On entend par luminophore, ou convertisseur de lumière, et par exemple un matériau phosphorescent, la présence d’au moins un matériau luminescent conçu pour absorber au moins une partie d’au moins une lumière d’excitation émise par une source lumineuse et pour convertir au moins une partie de ladite lumière d’excitation absorbée en une lumière d’émission ayant une longueur d’onde différente de celle de la lumière d’excitation. Ce luminophore, ou cette pluralité de luminophores, peut être au moins partiellement noyé dans le polymère, ou bien placé à la surface de la couche de matière polymère.

Selon une caractéristique de l’invention, les bâtonnets de chacune des zones peuvent être alimentés à des intensités de courant différentes.

On pourra prévoir un système de contrôle de l’allumage distinct pour chacune des zones de la source de lumière. L’invention concerne également un dispositif d’éclairage pour véhicule automobile, comprenant au moins une source de lumière telle qu’elle vient d’être présentée ci-dessus, et un système de projection de la lumière générée par la source de lumière.

Selon l’invention, l’optique de projection crée une image réelle, et éventuellement anamorphosée, d’une partie du dispositif, par exemple la source elle-même ou un cache, ou d’une image intermédiaire de la source, à distance (finie ou infinie) très grande devant les dimensions du dispositif (d’un rapport de l’ordre d’au moins 30, de préférence 100) du dispositif. Cette optique de projection peut consister en un ou plusieurs réflecteurs, ou bien en une lentille, ou encore en une combinaison de ces deux possibilités.

Le système de projection pourra être agencé pour présenter un foyer source non centré sur la source de lumière. Ceci permet notamment de projeter une image qui apparaît continue, en imagerie directe, sans nécessiter de prévoir un système de projection devant modifier l’image source avant d’être projetée. Ceci est particulièrement intéressant pour simplifier le dispositif proposé, notamment lorsqu’un muret opaque est disposé en saillie du substrat duquel s’étendent les bâtonnets pour réaliser une pixellisation optique règlementaire.

Selon l’invention, il est notable que les deux zones de bâtonnets définissent une surface éclairante de la source de lumière dont le bord périphérique définit un contour du faisceau lumineux projeté par le dispositif d’éclairage.

Tel qu’il vient d’être décrit, le dispositif prend place dans un véhicule automobile, aussi bien dans un projecteur avant, par exemple apte à émettre en combinaison un faisceau de type feu diurne et un faisceau de type lanterne, que dans un phare arrière, par exemple apte à émettre en combinaison un faisceau de type feu stop et un faisceau de type lanterne.

On applique selon l’invention au domaine automobile une technologie consistant à réaliser la zone émettrice de lumière par une forêt de bâtonnets électroluminescents de dimensions submillimétriques que l'on fait croître sur un substrat, pour réaliser une topologie en trois dimensions. On comprend que cette topologie en trois dimensions présente l'avantage de multiplier la surface d'émission lumineuse par rapport aux diodes électroluminescentes connues jusque-là dans le domaine de l’automobile, à savoir des diodes sensiblement planes. Et elle permet ici, par un raccordement électronique adéquat des bâtonnets, d’agencer la source en différentes zones enchevêtrées activables sélectivement pour réaliser plusieurs fonctions lumineuses avec une même source de lumière et une seule optique de projection. D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à l’aide de la description et des dessins parmi lesquels : - la figure 1 est une vue en coupe d’un dispositif selon l’invention, dans laquelle on a illustré une source de lumière à semi-conducteur comprenant des bâtonnets électroluminescents, lesdits bâtonnets n’étant pas représentés à l’échelle afin de les rendre visible, ladite source étant orientée de sorte que les rayons émis par les bâtonnets soient directement dirigés vers une optique de mise en forme des rayons ; - la figure 2 est une représentation schématique en perspective d’une source de lumière à semi-conducteur selon un mode de réalisation de l’invention, ladite source de lumière comportant une pluralité de bâtonnets électroluminescents parmi lesquels on a rendu visible en coupe une rangée de ces bâtonnets électroluminescents ; la figure 3 est une vue en coupe d’un mode de réalisation particulier de l’invention, dans lequel deux bâtonnets électroluminescents s’étendent en saillie d’un substrat, lesdits bâtonnets électroluminescents étant encapsulés dans une couche protectrice ; les figures 4a à 4d sont des exemples de disposition des bâtonnets électroluminescents sur une source selon l’invention ; et la figure 5 est une représentation schématique d’une disposition particulière de bâtonnets électroluminescents sur une source selon l’invention.

Un dispositif d’éclairage et/ou de signalisation d’un véhicule automobile comporte une source de lumière 1, notamment logée dans un boîtier fermé par une glace et qui définit un volume interne de réception de cette source de lumière associée à une optique de projection 2 adaptée à imager à l’infini au moins une partie des rayons lumineux émis par la source de lumière.

Sur la figure 1, la source de lumière 1 est centrée sur l’axe optique 40 de la lentille convergente formant l’optique de projection adaptée pour imager la source de lumière à l’extérieur du véhicule. La source de lumière 1 est orientée de sorte les rayons qu’elle émet soient directement dirigés vers la lentille. Pour des raisons d’encombrement du dispositif lumineux par exemple, on pourra prévoir que la source de lumière n’émet pas principalement dans la direction de l’axe optique de la lentille, mais sensiblement perpendiculairement à celui-ci, et que les rayons soient déviés par un moyen optique de type réflecteur paraboloïdal.

La source de lumière 1 comprend selon l’invention une pluralité de bâtonnets électroluminescents 8, de dimensions submillimétriques, disposés en une pluralité de zones, parmi lesquelles au moins une première zone 4 et une deuxième zone 6 (tel que visible sur la figure 2). La densité et/ou la hauteur des bâtonnets peuvent être adaptées pour que la source de lumière ait au moins une première zone et une deuxième zone définies par une pluralité de bâtonnets et présentant des luminances distinctes d’une zone à l’autre.

On va dans un premier temps décrire la structure d’une source de lumière 1 à semi-conducteurs comportant des bâtonnets électroluminescents de dimensions submillimétriques, notamment en se référant aux figures 2 et 3.

La source de lumière 1 comprend une pluralité de bâtonnets électroluminescents 8 qui prennent naissance sur au moins un substrat 10. Chaque bâtonnet électroluminescent, ici formé par utilisation de nitrure de gallium (Gn), s’étend perpendiculairement, ou sensiblement perpendiculairement, en saillie du substrat, ici réalisé à base de silicium ou de carbure de silicium d’autres matériaux pouvant être utilisés sans sortir du contexte de l’invention. A titre d’exemple, les bâtonnets électroluminescents pourraient être réalisés à partir d’un composé à base de nitrure d’aluminium et de nitrure de gallium (AlnGn), ou à partir d’un composé à base d’aluminium, d’indium et de gallium.

Le substrat 10 présente une face inférieure 12, sur laquelle est rapportée une première électrode 14, et une face supérieure 16, en saillie de laquelle s’étendent les bâtonnets électroluminescents 8 et sur laquelle est rapportée une deuxième électrode 18. Différentes couches de matériaux sont superposées sur la face supérieure 16, notamment après la croissance des bâtonnets électroluminescents depuis le substrat ici obtenue par une approche ascendante. Parmi ces différentes couches, on peut trouver au moins une couche de matériau conducteur électriquement, afin de permettre l’alimentation électrique des bâtonnets. Cette couche est gravée de manière à relier tel ou tel bâtonnet entre eux, l’allumage de ces bâtonnets électroluminescents pouvant alors être commandé simultanément par un module de commande ici non représenté. On pourra prévoir qu’au moins deux bâtonnets électroluminescents ou au moins deux groupes de bâtonnets électroluminescents sont agencés pour être allumés de manière distincte par l’intermédiaire d’un système de contrôle de l’allumage.

Les bâtonnets électroluminescents s’étirent depuis le substrat et, tel que cela est visible sur la figure 2, ils comportent chacun un noyau 19 en nitrure de gallium, autour duquel sont disposés des puits quantiques 20 formés par une superposition radiale de couches de matériaux différents, ici du nitrure de gallium et du nitrure de gallium-indium, et une coque 21 entourant les puits quantiques également réalisé en nitrure de gallium.

Chaque bâtonnet électroluminescent s’étend selon un axe longitudinal 22 définissant sa hauteur, la base de chaque bâtonnet étant disposée dans un plan 24 de la face supérieure 16 du substrat 10.

Les bâtonnets électroluminescents 8 d’une même source de lumière présentent avantageusement la même forme. Ils sont chacun délimités par une face terminale 26 et par une paroi circonférentielle 28 qui s’étend le long de l’axe longitudinal. Lorsque les bâtonnets électroluminescents sont dopés et font l’objet d’une polarisation, la lumière résultante en sortie de la source à semi-conducteurs est émise essentiellement à partir de la paroi circonférentielle 28, étant entendu que des rayons lumineux peuvent sortir également de la face terminale 26. Il en résulte que chaque bâtonnet électroluminescent agit comme une unique diode électroluminescente et que le rendement lumineux de cette source est amélioré d’une part par la densité des bâtonnets électroluminescents 8 présents et d’autre part par la taille de la surface éclairante définie par la paroi circonférentielle et qui s’étend donc sur tout le pourtour, et toute la hauteur, du bâtonnet.

La paroi circonférentielle 28 d’un bâtonnet électroluminescent 8, correspondant à la coquille de nitrure de gallium, est recouverte par une couche d’oxyde conducteur transparent (TCO) 29 qui forme l’anode de chaque bâtonnet complémentaire à la cathode formée par le substrat. Cette paroi circonférentielle 28 s’étend le long de l’axe longitudinal 22 depuis le substrat 10 jusqu’à la face terminale 26, la distance de la face terminale 26 à la face supérieure 16 du substrat, depuis laquelle prennent naissance les bâtonnets électroluminescents 8, définissant la hauteur de chaque bâtonnet. A titre d’exemple, on prévoit que la hauteur d’un bâtonnet électroluminescent 8 est comprise entre 1 et 10 micromètres, tandis que l’on prévoit que la plus grande dimension transversale de la face terminale, perpendiculairement à l’axe longitudinal 22 du bâtonnet concerné, soit inférieure à 2 micromètres. On pourra également prévoir de définir la surface d’un bâtonnet, dans un plan de coupe perpendiculaire à cet axe longitudinal 22, dans une plage de valeurs déterminées, et notamment entre 1.96 et 4 micromètres carré.

On comprend que lors de la formation des bâtonnets électroluminescents 8, la hauteur peut être modifiée d’une zone de la source de lumière à l’autre, de manière à accroître la luminance de la zone correspondante lorsque la hauteur moyenne des bâtonnets la constituant est augmentée. Ainsi, un groupe de bâtonnets électroluminescents peut avoir une hauteur, ou des hauteurs, différentes d’un autre groupe de bâtonnets électroluminescents, ces deux groupes étant constitutifs de la même source de lumière à semi-conducteur comprenant des bâtonnets électroluminescents de dimensions submillimétriques.

La forme des bâtonnets électroluminescents 8 peut également varier d’un dispositif à l’autre, notamment sur la section des bâtonnets et sur la forme de la face terminale 26. Les bâtonnets présentent une forme générale cylindrique, et ils peuvent notamment, tel qu’illustré sur la figure 2, présenter une forme de section polygonale, et plus particulièrement hexagonale. On comprend qu’il importe que de la lumière puisse être émise à travers la paroi circonférentielle, que celle-ci présente une forme polygonale ou circulaire.

Par ailleurs, la face terminale 26 peut présenter une forme sensiblement plane et perpendiculaire à la paroi circonférentielle, de sorte qu’elle s’étend sensiblement parallèlement à la face supérieure 16 du substrat 10, tel que cela est illustré sur la figure 2, ou bien elle peut présenter une forme bombée ou en pointe en son centre, de manière à multiplier les directions d’émission de la lumière sortant de cette face terminale, tel que cela est illustré sur la figure 3.

Les bâtonnets électroluminescents 8 sont agencés en matrice à deux dimensions. Cet agencement pourrait être tel que les bâtonnets soient agencés en quinconce. De manière générale, les bâtonnets sont disposés à intervalles réguliers sur le substrat 10 et la distance de séparation de deux bâtonnets électroluminescents immédiatement adjacents, dans chacune des dimensions de la matrice, doit être au minimum égale à 2 micromètres, afin que la lumière émise par la paroi circonférentielle 28 de chaque bâtonnet 8 puisse sortir de la matrice de bâtonnets électroluminescents. Par ailleurs, on prévoit que ces distances de séparation, mesurées entre deux axes longitudinaux 22 de bâtonnets adjacents, ne soient pas supérieures à 100 micromètres.

La source de lumière 1 à semi-conducteur peut comporter en outre, tel qu’illustré sur la figure 3, une couche 30 d’un matériau polymère dans laquelle les bâtonnets électroluminescents 8 sont au moins partiellement noyées. La couche 30 peut ainsi s’étendre sur toute l’étendue du substrat ou seulement autour d’un groupe déterminé de bâtonnets électroluminescents 8. Le matériau polymère, qui peut notamment être à base de silicone, crée une couche protectrice qui permet de protéger les bâtonnets électroluminescents 8 sans gêner la diffusion des rayons lumineux. En outre, il est possible d’intégrer dans cette couche 30 de matériau polymère des moyens de conversion de longueur d’onde, et par exemple des luminophores, aptes à absorber au moins une partie des rayons émis par l’un des bâtonnets et à convertir au moins une partie de ladite lumière d’excitation absorbée en une lumière d’émission ayant une longueur d’onde différente de celle de la lumière d’excitation, étant entendu que dans le cas présent de l’invention, les bâtonnets sont configurés pour émettre des rayons lumineux de même longueur d’onde. On pourra prévoir que les moyens de conversion de longueur d’onde sont noyés dans la masse du matériau polymère, ou bien qu’ils sont disposés en surface de la couche de ce matériau polymère.

La source de lumière peut comporter en outre un revêtement 32 de matériau réfléchissant la lumière qui est disposé entre les bâtonnets électroluminescents 8 pour dévier les rayons, initialement orientés vers le substrat, vers la face terminale 26 des bâtonnets électroluminescents 8. En d’autres termes, la face supérieure 16 du substrat 10 peut comporter un moyen réfléchissant qui renvoie les rayons lumineux, initialement orientés vers la face supérieure 16, vers la face de sortie de la source de lumière. On récupère ainsi des rayons qui autrement seraient perdus. Ce revêtement 32 est disposé entre les bâtonnets électroluminescents 8 sur la couche d’oxyde conducteur transparent 29.

Selon l’invention, la source de lumière 1 présente des bâtonnets électroluminescents agencés et configurés pour former des zones 4,6 pouvant notamment être distinguables par des luminances différentes d’une zone à l’autre lorsqu’elles sont alimentées par le même courant, enchevêtrées les unes par rapport aux autres.

Sur la figure 2 et sur les exemples des figures 4, la source de lumière présente globalement une forme rectangulaire, mais on comprendra qu’il peut présenter sans sortir du contexte de l’invention d’autres formes générales, et notamment une forme de parallélogramme. Et que selon l’invention, les bâtonnets électroluminescents peuvent s’étendre en saillie du substrat selon une configuration déterminée, ou bien peuvent être raccordés ou non pour définir une surface d’éclairage non forcément rectangulaire.

On va maintenant décrire plusieurs exemples de réalisation d’enchevêtrement des zones.

Dans chacune de ces zones 4,6 sont disposés une pluralité de bâtonnets électroluminescents 8 de dimensions submillimétriques, les bâtonnets associés respectivement à chacune des zones étant connectés électriquement pour que les zones soient activables sélectivement en allumage et/ou extinction.

On prévoit que la distance de séparation entre un bâtonnet participant d’une première zone 4 et un bâtonnet directement adjacent et participant d’une deuxième zone 6 soit sensiblement égale à la distance de séparation de deux bâtonnets d’une même zone de la source de lumière, cette distance de séparation, mesurée entre deux axes longitudinaux de bâtonnets électroluminescents, étant au minimum égale à 2 micromètres, afin que la lumière émise par la paroi circonférentielle 28 de chaque bâtonnet 8 puisse sortir de la matrice de bâtonnets électroluminescents.

Il peut être intéressant que les deux zones 4,6 de la source de lumière à semi-conducteur présentent des luminances distinctes, notamment dans le cadre d’une application à un dispositif d’éclairage et/ou de signalisation dans lequel on prévoit de réaliser deux fonctions d’éclairage avec la même signature, c’est-à-dire avec la même surface de sortie de la lumière.

On pourra prévoir deux types d’enchevêtrement : un premier type dans lequel les zones 4,6 enchevêtrées sont principalement disposées côte à côte et partagent une bande intermédiaire 5 dans laquelle des bâtonnets appartenant à l’une et à l’autre des zones sont alternés, et un deuxième type dans lequel les zones 4,6 sont mêlées de façon plus aléatoire et/ou de façon plus intrusive, c’est-à-dire qu’au moins une première 4 des zones peut présenter une sous-zone 50, raccordée électriquement au reste de la première zone, qui est complètement logée à l’intérieur de la deuxième zone 6.

Le premier type d’enchevêtrement pourra notamment être utilisé dans le cas d’une application Code-Route, avec un dispositif qui peut effectuer une première fonction d’éclairage de type code et une deuxième fonction d’éclairage de type route. Plusieurs distinctions peuvent être faites entre les deux zones de la source de lumière, respectivement associées à l’une ou l’autre des fonctions d’éclairage, étant entendu que dans cette application, on souhaite que l’activation de la première zone de bâtonnets permette la réalisation de la première fonction d’éclairage, c’est-à-dire l’émission d’un faisceau code, qui nécessite donc une luminance modérée mais un fort flux, tandis que l’activation simultanée des première et deuxième zone de bâtonnets permet la réalisation de la deuxième fonction d’éclairage, c’est à dire l’émission d’un faisceau route, qui nécessite donc une forte luminance, mais avec un flux modéré, l’activation des bâtonnets de la deuxième zone générant un faisceau complémentaire au faisceau formé par l’activation des bâtonnets de la première zone pour réaliser par combinaison le faisceau de type route. Selon l’invention, on cherche à proposer un faisceau Route obtenu par combinaison de deux faisceaux complémentaire dans lequel la jonction entre les deux faisceaux complémentaires projetés est rendue le plus vague possible, afin de donner l’impression d’un faisceau continu.

Dans le cas de cette application bi-fonction Code-Route, il convient de s’assurer que le faisceau Code soit réglementaire et que la coupure présente un contraste suffisant. On peut prévoir à cet effet une séparation physique, non émettrice, de la première zone 50 et de la deuxième zone 52, la séparation pouvant être formée par un muret opaque s’étendant en saillie du substrat entre les bâtonnets électroluminescents disposés à la bordure de chaque zone. Cette séparation crée dans le faisceau Route, obtenu par l’émission combinée des deux zones 50, 52 de la partie émettrice, une zone assombrie par rapport au reste. Afin d’avoir un faisceau Route le plus homogène possible, il est important que cette zone assombrie soit réduite au maximum, c’est-à-dire que les zones soient les plus jointives possible et que le muret puisse présenter une hauteur inférieure à 0,1 millimètre, et de préférence inférieure à 0,05 millimètre.

Le deuxième type d’enchevêtrement pourra notamment être utilisé dans le cas d’un dispositif lumineux à l’avant du véhicule qui émet, via l’activation d’au moins une première zone de bâtonnets, une fonction d’éclairage de type code, et qui peut intensifier le faisceau projeté par activation d’au moins une deuxième zone de bâtonnets, pour réaliser une deuxième fonction d’éclairage afin d’améliorer la portée du faisceau projeté dans certaines conditions de conduites. On pourra également prévoir un dispositif lumineux à l’arrière du véhicule qui émet, via l’activation d’au moins une première zone de bâtonnets, une fonction de signalisation de type lanterne émettant un feu rouge de signalisation du véhicule, et qui peut intensifier le faisceau projeté par activation d’au moins une deuxième zone de bâtonnets, pour réaliser une deuxième fonction de signalisation lors d’une situation de freinage. Dans ce dernier cas notamment, on pourra jouer sur la dimension des surfaces de bâtonnets associés à telle ou telle zone en tenant compte de la différence d’intensité lumineuse requise entre les fonctions. A titre d’exemple, la fonction stop nécessite une intensité lumineuse dix fois plus grande que l’intensité requise pour la fonction lanterne, de sorte qu’on pourra prévoir une surface de bâtonnets associés à la réalisation de la fonction stop dix fois plus grande que la surface de bâtonnets associés à la réalisation de la fonction lanterne. Dans les deux cas précédemment cités, les première et deuxième zones sont enchevêtrées de sorte que l’observateur extérieur perçoit le passage d’une fonction à l’autre comme une intensification du faisceau projeté, et non pas comme un allumage d’une source de lumière distincte spécifiquement dédiée à la deuxième fonction d’éclairage et/ou de signalisation.

Avantageusement, le substrat est commun à l’ensemble des bâtonnets composant les différentes zones de la source de lumière à semi-conducteur. Le caractère jointif de cet agencement est particulièrement intéressant, notamment dans le cas d’un enchevêtrement des zones de bâtonnets, pour l’obtention d’un flux homogène lorsque les deux zones de la source de lumière à semi-conducteur sont activées simultanément.

On a représenté sur les graphes de la figure 4 des exemples de disposition des zones 4,6 de bâtonnets électroluminescents 8. Les figures 4a et 4b représentent des dispositions régulières, en bandes successives. Chaque bande forme une sous-zone 50,52, soit d’une première zone 4 de bâtonnets, soit d’une deuxième zone 6 de bâtonnets, et une sous-zone 50 de la première zone 4 est entourée de sous-zones 52 de la deuxième zone 6.

Les bâtonnets électroluminescents 8 d’une sous-zone 50 de la première zone 4 sont raccordés électriquement ensemble, et un pont de connexion électrique 54, est prévu pour relier entre elles chacune des sous-zones 50 de la première zone 4. Et l’on comprend que la deuxième zone 6 est connectée électriquement de la même façon. Ainsi, lorsque les zones de bâtonnets sont activées, l’ensemble des bâtonnets la composant, qu’ils soient ou non entourés par des bâtonnets participant à une autre zone, est alimenté au même courant électrique. L’intensité lumineuse émise par la première zone est avantageusement différente de celle de la deuxième zone, et si la surface couverte par les première et deuxième zones sont identiques, comme cela est le cas dans l’illustration des figures 4a et 4b, on pourra faire varier cette intensité d’une zone à l’autre en jouant sur l’intensité du courant d’alimentation, ce qui est rendu possible par le fait que ces deux zones sont raccordées électriquement distinctement l’une de l’autre, ou bien en jouant sur la densité/et ou la hauteur des bâtonnets dans chacune des zones et sous-zones.

Sur la figure 4c, les zones émettrices 4,6 n’ont pas la même taille et elles ne présentent pas le même nombre de bâtonnets électroluminescents 8 de dimensions submillimétriques. Chaque zone est composée de sous-zones disposées les unes autour des autres de sorte qu’une sous-zone 50 de la première zone 4 est entourée par une sous-zone 52 de la deuxième zone 6, et qu’au moins une sous-zone 52 de la deuxième zone 6 est entourée par une sous-zone 50 de la première zone 4. Dans le cas illustré, les strates successives présentent la forme de carrés disposés les uns autour des autres, mais on pourrait prévoir que les bâtonnets soient agencées en sous-zones sensiblement circulaires agencées concentriquement sur le centre de la source de lumière. Là encore, un pont de connexion électrique 54 est à prévoir entre chaque sous-zone d’une même zone de bâtonnets.

On pourrait prévoir, aussi bien dans ce cas que dans les cas de zones agencées en bandes enchevêtrées, que le nombre de zones raccordées électriquement indépendant les unes des autres est supérieur à deux, afin notamment de réaliser plus de deux fonctions d’éclairage et/ou de signalisation dans le même dispositif.

Tel qu’illustré sur la figure 4d, l’enchevêtrement des zones 4,6 peut être réalisée par des formes intrusives de sous-zones de bâtonnets 8 à l’intérieur d’une étendue propre à une autre zone de bâtonnets, mais avec des bâtonnets d’une même zone raccordés de proche en proche, sans qu’il soit dès lors nécessaire de prévoir un pont de raccordement électrique entre des sous-zones séparées l’une de l’autre. Une telle disposition facilite le raccordement électrique de l’ensemble.

Un mode de réalisation particulier de l’invention est illustré sur la figure 5. Deux zones 4,6 de bâtonnets 8 sont disposées en regard l’une de l’autre, et une bande intermédiaire 5 de bâtonnets s’étend entre les deux zones. La largeur de cette bande intermédiaire est définie par un nombre de rangées de bâtonnets formant l’enchevêtrement des deux zones. On détermine d’une part le bâtonnet de la deuxième zone 6 qui s’étend le plus à l’intérieur de la première zone 4, et d’autre part le bâtonnet de la deuxième zone 4 qui s’étend le plus à l’intérieur de la deuxième zone 6, et la bande intermédiaire est définie comme la bande incluant ces deux extrémités. Dans l’exemple illustré, la bande intermédiaire 5 a une largeur de deux rangées de bâtonnets. L’enchevêtrement des zones est concentré dans la largeur de cette bande intermédiaire 5, et tel que cela est illustré, cet enchevêtrement peut consister en une forme à créneaux, réalisés par les deux zones qui s’imbriquent, sur leur côté jointif, l’une dans l’autre. Ce mode de réalisation est particulièrement intéressant dans le cas d’une application bi-fonction Code-Route notamment.

Il pourra être intéressant de combiner la réalisation particulière de la source de lumière et l’agencement des bâtonnets qui la composent, avec un enchevêtrement de zones, avec une disposition de cette source légèrement décalée par rapport à la surface focale de l’optique de projection. Ainsi, on projette un faisceau dans lequel la démarcation entre les différentes sous-zones formant l’enchevêtrement est moins nette, ce qui participe à l’homogénéité apparente du faisceau projeté. On pourra également prévoir, en variante ou en combinaison, un système optique comportant un ou plusieurs dioptres, en réflexion et/ou en réfraction, permettant là encore de diffuser la lumière émise par chaque bâtonnet et rendre le faisceau lumineux plus homogène.

Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l’homme du métier à la structure du dispositif lumineux qui vient d’être décrite à titre d’exemple non limitatif, dès lors qu’elle utilise au moins une source de lumière à semi-conducteur à bâtonnets électroluminescents comprenant des zones de bâtonnets distinctes identifiables et enchevêtrées au moins partiellement les unes dans les autres. En tout état de cause, l’invention ne saurait se limiter au mode de réalisation spécifiquement décrit dans ce document.

Claims (14)

1. REVENDICATIONS

   1. Source de lumière à semi-conducteur comprenant une pluralité de bâtonnets électroluminescents (8) de dimensions submillimétriques parmi lesquels on peut distinguer au moins deux zones (4, 6) de bâtonnets activables sélectivement, les deux zones étant enchevêtrées sur au moins une partie de ladite source de lumière (1).
2. 2. Source de lumière selon la revendication 1, caractérisé en ce que les bâtonnets électroluminescents (8) s’étendent depuis un même substrat (10).
3. 3. Source de lumière selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la hauteur d’un bâtonnet électroluminescent (8) est comprise entre 1 et 10 micromètres.
4. 4. Source de lumière selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la distance qui sépare deux bâtonnets électroluminescents (8) immédiatement adjacents est au minimum égale à 2 micromètres.
5. 5. Source de lumière selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les au moins deux zones (4, 6) de bâtonnets (8) présentent des luminances distinctes.
6. 6. Source de lumière selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les première (4) et deuxième (6) zones comprennent chacune une pluralité de sous-zones (50, 52), l’enchevêtrement résultant d’une alternance des sous-zones de la première et de la deuxième zones.
7. 7. Source de lumière selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les première et deuxième zones sont agencées de sorte qu’au moins une sous-zone (50) de la première zone (4) est entourée d’une sous-zone (52) de la deuxième zone (6).
8. 8. Source de lumière selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les première et deuxième zones sont agencées de sorte qu’au moins une sous-zone (52) de la deuxième zone (6) est entourée d’une sous-zone (50) de la première zone (4).
9. 9. Source de lumière selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les bâtonnets électroluminescents (8) sont agencés en une pluralité de rangées, et en ce qu’au moins une rangée de ces bâtonnets comprend au moins une double alternance de zones.
10. 10. Source de lumière selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu’une bande intermédiaire (5) d’au moins deux rangées de bâtonnets électroluminescents (8) est formé entre la première zone (4) et la deuxième zone (6), ladite au moins une double alternance de zones étant réalisée uniquement sur cette bande intermédiaire entre les deux zones.
11. 11. Source de lumière selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les première (4) et deuxième (6) zones de bâtonnets sont aptes à émettre une lumière de même longueur d’onde, et en ce qu’un dispositif de conversion de longueur d’onde est apte à traiter la lumière émise par l’une et/ou l’autre des zones enchevêtrées.
12. 12. Dispositif d’éclairage pour véhicule automobile, comprenant au moins une source de lumière (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 11 et un système de projection (2) de la lumière générée par la source de lumière.
13. 13. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le système de projection (2) présente un foyer source non centré sur la source de lumière (1).
14. 14. Dispositif selon l’une quelconque des revendications 12 ou 13, caractérisé en ce que les deux zones (4, 6) de bâtonnets (8) définissent une surface éclairante de la source de lumière (1) dont le bord périphérique définit un contour du faisceau lumineux projeté par le dispositif.