FR3041074A1 - Module d'eclairage pour vehicule automobile - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne un module d'éclairage pour véhicule automobile, comprenant une source de lumière à semi-conducteurs comprenant des bâtonnets électroluminescents de dimensions submillimétriques, et au moins une optique de mise en forme des rayons lumineux émis par la source de lumière, la source de lumière comportant au moins deux zones activables sélectivement, et dont la luminance d'au moins une zone activable est au moins supérieure à 80 Cd/mm2.

Description

MODULE D’ECLAIRAGE POUR VEHICULE AUTOMOBILE L’invention concerne un module d’éclairage pour véhicule automobile, comprenant une source de lumière munie d’une pluralité d’émetteurs à semi-conducteur et des moyens optiques de mise en forme de la lumière émise par la source de lumière.
Dans un tel module d’éclairage connu, les émetteurs à semi-conducteurs sont des diodes électroluminescentes (LED) montées solidairement les unes des autres sous forme d’une matrice.
Ainsi, un tel module d’éclairage bénéficie des avantages des diodes électroluminescentes, en particulier leur faible consommation énergétique et une durée de vie de l’ordre de celle du véhicule équipé.
Pour fabriquer la matrice de LED, on procède à un assemblage des LED en lignes et colonnes, qui n’est pas sans défaut et laisse un espace tel entre les LED qu’un faisceau lumineux sortant, généré par le module d’éclairage, comprend de multiples zones sombres.
Un autre inconvénient de la matrice de LED est dû au fait que chaque LED présente une luminance faible qui limite l'intensité lumineuse du faisceau lumineux émis par le module d’éclairage pour une surface apparente et donc un encombrement donnés. La luminance des LED est limitée par leur principe de réalisation.
Or, en particulier pour une utilisation du véhicule automobile en mode feu de route, l’intensité lumineuse du faisceau lumineux émis par le module d’éclairage doit être élevée.
Etant donné que l’intensité lumineuse est limitée par la luminance des LED d’une part, et que, d’autre part, une distance entre la source et les moyens optiques de mise en forme est fixée par le modèle du véhicule automobile, il peut s’avérer nécessaire de faire en sorte que les moyens de mise en forme, et en particulier un système de projection des moyens de mise en forme, présentent une courte distance focale. Néanmoins, comme ils doivent présenter une grande ouverture numérique afin d'assurer une bonne performance de collection de lumière, une telle configuration génère des aberrations chromatiques et géométriques, notamment pour des points sources éloignés d’un axe optique des moyens de mise en forme.
De ce fait, le faisceau lumineux émis par le module d’éclairage se révèle être flou et coloré, et il est alors nécessaire, pour le rendre conforme à la législation en vigueur, de complexifier les moyens de mise en forme en multipliant le nombre d’éléments de correction, ce qui impacte immanquablement le coût final du module d’éclairage ainsi que son poids et son encombrement.
Le but de l’invention est de remédier au moins partiellement à ces inconvénients. A cet effet, l’invention a pour objet un module d’éclairage pour véhicule automobile, comprenant une source de lumière à semi-conducteurs comprenant des bâtonnets électroluminescents de dimensions submillimétriques, et au moins une optique de mise en forme des rayons lumineux émis par la source de lumière, la source de lumière comportant au moins deux zones activables sélectivement, et la luminance d’au moins une zone activable étant au moins supérieure à 80 Cd/mm2.
Une petite ouverture des moyens de mise en forme est suffisante pour atteindre une intensité lumineuse souhaitée, même en configuration feu de route, ce qui permet de se prémunir des aberrations chromatiques et géométriques.
Selon une autre caractéristique de l’invention, la luminance d’au moins une zone activable est au moins supérieure à 100 Cd/mm2, voire au moins supérieure à 120 Cd/mm2.
Selon une autre caractéristique de l’invention, l’optique de mise en forme de la lumière comprend au moins deux dioptres.
Selon une autre caractéristique de l’invention, l’optique de mise en forme comprend au plus quatre dioptres.
Selon une autre caractéristique de l’invention, l’optique de mise en forme est constituée par une optique primaire et une lentille ou par un doublet collé ou par un miroir et une lentille.
Selon une autre caractéristique de l’invention, l’optique de mise en forme de la lumière comprend au plus trois dioptres.
Selon une autre caractéristique de l’invention, l’optique de mise en forme est constituée par un triplet collé ou par un doublet décollé ou par un doublet collé et un miroir ou une lentille et deux miroirs. D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront encore à la lecture de la description qui va suivre. Celle-ci est purement illustrative et doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 illustre une vue en coupe transversale d’un module d’éclairage selon la présente invention ; - la figure 2 illustre une vue en perspective d’un bâtonnet électroluminescent de dimensions submillimétriques d’une source de lumière du module d’éclairage de la figure 1 ; - la figure 3 illustre une vue en coupe transversale de la source de lumière de la figure 2 ; - la figure 4 illustre une vue en coupe transversale d’une optique de mise en forme du module d’éclairage de la figure 1 selon un mode de réalisation ; - la figure 5 illustre une vue en perspective plus détaillée d’une optique de mise en forme du module d’éclairage de la figure 1 ; - la figure 6 illustre une vue en perspective d’une optique de mise en forme du module d’éclairage de la figure 1 selon un autre mode de réalisation ; et - la figure 7 illustre une vue en perspective d’une optique de mise en forme du module d’éclairage de la figure 1 selon un autre mode de réalisation.
Comme visible sur la figure 1, l’invention a pour objet un module d’éclairage pour véhicule automobile, référencé 1.
Le module d’éclairage 1 comprend une source de lumière à semi-conducteurs 2 apte à émettre des rayons lumineux et au moins une optique de mise en forme 3 des rayons lumineux émis par la source de lumière.
Source de lumière
Comme visible sur la figure 1, la source de lumière 2 comprend au moins un bâtonnet électroluminescent 4.
La figure 2 décrit en détail un bâtonnet électroluminescent 4.
Le bâtonnet électroluminescent 4 présente des dimensions submillimétriques.
Comme visible sur la figure 2, le bâtonnet électroluminescent 4 est une diode d’une forme générale de colonne verticale, par exemple de section hexagonale.
Le bâtonnet électroluminescent 4 comprend un ensemble 5 d’au moins trois couches disposées sensiblement orthogonalement à un substrat.
Une première couche verticale 6 de l’ensemble 5 est constituée par un matériau semi-conducteur d’un premier type de dopage, tandis qu’une deuxième couche verticale, 7, de l’ensemble 5, est constituée par un matériau semi-conducteur d’un deuxième type de dopage, opposé au premier type.
En d’autres termes, si la première couche verticale 6 est de type N pour négatif (dopage en électrons), alors la deuxième couche verticale 7 est de type P pour positif (dopage pour créer des trous), et, si la si la première couche verticale 6 est de type P, alors la deuxième couche verticale 7 est de type N.
Une couche active 8 de l’ensemble 5 constitue une zone de recombinaison des paires électrons-trous des couches de semi-conducteur 6 et 7.
Deux électrodes, non représentées, sont reliées respectivement à la première couche active 6 et à la deuxième couche active 7, afin qu’un courant électrique puisse être généré dans le bâtonnet électroluminescent 4.
Comme visible sur la figure 2, les couches 6, 7 et 8 de l’ensemble 5 s’étendent sensiblement parallèlement les unes aux autres.
La recombinaison des paires électrons-trous le long de la couche active 8 assure que des rayons lumineux sont émis de façon privilégiée selon une direction radiale du bâtonnet électroluminescent 4.
Les couches 6 et 7 sont par exemple composées de GaN.
Le substrat comprend par exemple du Si.
De préférence, chaque couche 6, 7 et 8 s’étend sur une longueur de l’ordre de quelques micromètres, par exemple de l’ordre de 2 pm, pour une section de l’ordre de 1,6 pm de diamètre.
Comme visible sur la figure 3, la source de lumière 2 comprend de préférence une pluralité de bâtonnets électroluminescents 4, avantageusement identiques les uns aux autres.
Les bâtonnets électroluminescents 4 s’étendent sensiblement parallèlement les uns aux autres.
Les bâtonnets électroluminescents 4 sont espacés les uns des autres d’une distance par exemple de l’ordre de 10 pm.
La source de lumière 2 comporte au moins deux zones activables sélectivement, la luminance d’au moins une zone activable étant au moins supérieure à 80 Cd/mm2.
Avantageusement, la luminance d’au moins une zone activable est au moins supérieure à 100 Cd/mm2, voire au moins supérieure à 120 Cd/mm2.
Optique de mise en forme
Par optique de mise en forme, on entend dispositif optique comprenant au moins un dioptre et configuré pour dévier au moins une partie des rayons lumineux émis par la source. L’optique de mise en forme 3 des rayons lumineux émis par la source de lumière 2 assure une projection contrôlée des rayons émis par la source de lumière 2.
Avantageusement, l’optique de mise en forme de la lumière comprend au moins deux dioptres.
Par dioptre, on entend interface de séparation de deux milieux d’indice de réfraction différents.
De préférence, l’optique de mise en forme comprend au plus quatre dioptres, voire, avantageusement, au plus trois dioptres.
En effet, du fait de la luminance élevée de la source de la lumière 2, l’optique de mise en forme est simplifiée par rapport à l’état de la technique ; en particulier, une ouverture faible est suffisante pour obtenir une intensité voulue de l’image projetée par le module d’éclairage 1.
Ainsi, trois dioptres suffisent pour obtenir une image projetée nette, sans aberration inacceptable (notamment chromatique) et d’intensité conforme à la législation en vigueur.
Pour la configuration à deux dioptres, l’optique de mise en forme 3 comprend par exemple une lentille ou encore deux miroirs agencés l’un par rapport à l’autre de sorte à former un télescope.
Le télescope présente l’avantage d’être achromatique.
Il est également possible que chaque dioptre, ou au moins l’un des dioptres, présente des motifs diffractifs.
Des motifs diffractifs permettent de corriger le chromatisme (doublet hybride).
Pour la configuration à trois dioptres, selon une première variante illustrée sur les figures 4 et 5, l’optique de mise en forme est constituée par un doublet collé, encore appelé doublet achromatique.
Sur la figure 4, le doublet collé comprend une lentille plan-concave 9 et une lentille 10 biconvexe.
Le dioptre concave de la lentille 9 est en contact avec l’un des dioptres convexes de la lentille biconvexe 10, leurs concavités étant identiques en valeur absolue.
Le diamètre de chaque lentille est de l’ordre de 30 mm.
La focale du doublé collé est de l’ordre de 50 mm.
Sur la figure 5, le doublet collé comprend deux lentilles biconcaves 11 et 12. L’un des dioptres concaves de la lentille 11 est en contact avec l’un des dioptres concaves de la lentille 12, leurs concavités étant identiques. Pour obtenir cette forme, l’une des lentilles est par exemple en silicone.
Selon une autre variante, illustrée à la figure 6, l’optique de mise en forme 3 à trois dioptres est constituée par une lentille 13 et un miroir 14.
Le miroir 14 est un miroir de repliement, non plan, conçu en collaboration avec la lentille afin de minimiser les aberrations géométriques de l’optique de mise en forme 3.
Comme visible sur la figure 6, l’optique de mise en forme 3 comprend également un dissipateur de chaleur 18.
Selon une autre variante non illustrée, l’optique de mise en forme est constituée par un prisme à trois faces, dont, de préférence, au moins l’une des faces n’est pas plane.
Selon cette variante, un rayon lumineux de la source de lumière 2 pénètre dans le prisme par réfraction sur une première face du prisme, avant d’être réfléchi par une deuxième face du prisme.
Ensuite, le rayon lumineux sort du prisme par réfraction sur une troisième face.
Selon une autre variante non illustrée, l’optique de mise en forme est constituée de trois miroirs.
Pour la configuration à quatre dioptres, l’optique de mise en forme est constituée, selon des variantes non illustrées, par un triplet collé, ou un doublet décollé, ou encore un doublet collé et un miroir, ou quatre miroirs, ou un prisme trois faces et un miroir, ou un barreau à double prisme.
Le doublet décollé est par exemple de type lunettes de Galilée ou un doublet de Gauss.
Le barreau à double prisme permet une entrée d’un rayon lumineux émis par la source 2 par réfraction sur une première face du barreau, puis une première et une deuxième réflexions sur deux autres faces du barreau.
Ensuite, le rayon lumineux sort du prisme par réfraction sur une quatrième face.
Selon un autre mode de réalisation illustré à la figure 7, l’optique de mise en forme est constituée par un miroir 15, une lentille d’entrée 16 et une lentille de sortie 17.
Un rayon lumineux émis par la source de lumière 2 est réfléchi par le miroir 15, puis traverse successivement les lentilles 16 et 17.
Comme déjà indiqué, du fait de la luminance élevée de la source de la lumière 2, une ouverture faible est suffisante pour obtenir une intensité voulue de l’image projetée par le module d’éclairage 1, ce qui permet de simplifier l’optique de mise en forme et d’en réduire le nombre de dioptres.

Claims (7)

  1. REVENDICATIONS
    1. Module d’éclairage pour véhicule automobile, comprenant une source de lumière à semi-conducteurs comprenant des bâtonnets électroluminescents de dimensions submillimétriques, et au moins une optique de mise en forme des rayons lumineux émis par la source de lumière, la source de lumière comportant au moins deux zones activables sélectivement, et dont la luminance d’au moins une zone activable est au moins supérieure à 80 Cd/mm2.
  2. 2. Module d’éclairage selon la revendication 1, dans lequel la luminance d’au moins une zone activable est au moins supérieure à 100 Cd/mm2.
  3. 3. Module d’éclairage selon l’une des revendications 1 ou 2, dans lequel la luminance d’au moins une zone activable est au moins supérieure à 120 Cd/mm2.
  4. 4. Module d’éclairage selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’optique de mise en forme de la lumière comprend au moins deux dioptres.
  5. 5. Module d’éclairage selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l’optique de mise en forme comprend au plus quatre dioptres, de préférence au plus trois dioptres, de préférence encore au plus deux dioptres.
  6. 6. Module d’éclairage selon la revendication précédente, dans lequel l’optique de mise en forme est constituée par un miroir et une lentille ou par un doublet collé ou par un prisme à trois faces, ou par trois miroirs.
  7. 7. Module d’éclairage selon la revendication 5, dans lequel l’optique de mise en forme est constituée par un triplet collé ou un doublet décollé ou un doublet collé et un miroir ou quatre miroirs ou un prisme à trois faces et un miroir, ou un barreau à double prisme.
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