FR3050010A1 - Module d'emission de lumiere compact, dispositif et projecteur associes pour vehicule automobile - Google Patents

Abstract

Module d'émission (1) d'un faisceau lumineux suivant un axe optique (A) et avec un profil de coupure pour véhicule automobile, le module comprenant une source lumineuse (3) et un élément optique de propagation lumineuse (2) formé d'une seule pièce pleine, comprenant une portion de collecte (10) configurée pour collecter des rayons issus de la source lumineuse. L'élément optique comprend des parois (12) configurées pour réfléchir par réflexion interne totale les rayons collectés, vers une zone de focalisation (15). Selon un aspect de l'invention, l'élément optique (2) comprend un trou (4) traversant adapté pour former une lentille convergente (4) d'un indice de réfraction différent de l'indice de réfraction dudit élément optique (2), le trou étant configuré (4) pour rediriger une partie des rayons collectés vers l'axe optique (A).

Description

Module d’émission de lumière compact, dispositif et projecteur associés pour véhicule automobile

La présente invention concerne un module d’émission de lumière compact, un dispositif et un projecteur associés. Une application préférée de l’invention concerne l’industrie automobile pour la réalisation de dispositifs d’éclairage avec un profil de coupure de faisceau et notamment de projecteurs avant pour véhicules.

Dans ce domaine, il est connu un module d’émission d’un faisceau lumineux suivant un axe optique comprenant une source lumineuse et un élément optique de propagation lumineuse formé d’une seule pièce pleine constituée d’un matériau transparent. L’élément optique comprend une portion de collecte configurée pour collecter les rayons issus de la source lumineuse, les parois longitudinales de l’élément optique étant configurées pour réfléchir les rayons collectés, notamment par réflexion interne totale, de manière à les guider vers une zone de focalisation située sur la face de sortie de l’élément optique.

La portion de collecte comprend une face d’entrée, par laquelle pénètrent les rayons issus de la source lumineuse, cette face étant conformée de manière à présenter une surface hémisphérique bombée en direction de la source lumineuse à symétrie de révolution autour de l’axe optique.

La face d’entrée comprend une zone périphérique entourant la surface circulaire et s’entendant en direction de la source optique de manière à rediriger les rayons émis par la source lumineuse, formant ainsi une cavité optique. La cavité optique ainsi formée est à symétrie de révolution autour de l’axe optique et possède une partie de surface convexe, bombée en direction de son foyer optique.

La cavité optique est conçue de sorte que la source lumineuse est positionnée au foyer optique de la cavité. Etant donné que la source lumineuse n’est pas en contact avec la cavité optique, son positionnement au foyer de la cavité doit être réalisé avec une grande précision et maintenu par des moyens de fixation stables.

La forme de la face d’entrée de la portion de collecte est complexe et par conséquent relativement difficile à fabriquer. Par ailleurs, cette surface complexe n’assure pas un couplage optique optimal entre la source lumineuse et la région de collecte, notanunent dans le cas où le positionnement de la source n’est pas optimal et/ou les moyens de fixation de la source lumineuse ne sont pas parfaitement stables d’un point de vue mécanique, de sorte qu’une partie des rayons émis par la source lumineuse ne traversent pas la face d’entrée de l’élément optique.

Par ailleurs, la symétrie de révolution de la surface définie par la face d’entrée impose à la portion de collecte d’avoir elle-même une symétrie de révolution, ce qui rend l’élément optique de propagation relativement lourd et volumineux. Ceci est particulièrement désavantageux pour la réalisation de dispositifs d’éclairage à sources multiples, par exemple, destinés à des véhicules automobiles, dans lesquels plusieurs rangées de modules d’émission doivent être empilées dans un espace à encombrement restreint.

Dans le domaine de l’éclairage automobile, il est également connu des modules d’éclairage ou projecteurs parmi lesquels on trouve traditionnellement des feux de croisement, ou codes, de portée sur la route avoisinant les 70 mètres, qui sont utilisés essentiellement la nuit et dont la répartition du faisceau est telle qu’elle permet de ne pas éblouir le conducteur d’un véhicule croisé. Typiquement, ce faisceau présente une coupure en partie supérieure avec une portion horizontale, préférentiellement 0,57 degrés en dessous de l’horizon, afin de ne pas éclairer la zone dans laquelle devrait se trouver le conducteur d’un véhicule arrivant en sens inverse.

Dans de tels projecteurs, il est connu d’utiliser une plaque métallique dite « plieuse », permettant par réflexion, de générer un profil de coupure du faisceau lumineux. Cette solution est désavantageuse étant donné qu’elle nécessite des composants multiples et un assemblage contraignant, notamment pour fixer la plieuse dans le module d’éclairage.

Ainsi, il existe un besoin de fournir des modules, dispositifs d’émission d’un faisceau lumineux à profil de coupure et projecteurs associés, présentant une forte compacité et un rendement optique élevé. De tels modules, dispositifs et projecteurs associés doivent également être faciles à fabriquer et à assembler.

La présente invention permet de répondre à tout ou partie des inconvénients des techniques actuelles, en prévoyant la formation d’une lentille intégrée dans un élément optique destiné à collecter et guider la lumière. L’invention concerne un module d’émission d’un faisceau lumineux suivant un axe optique et avec un profil de coupure pour véhicule automobile. Le module comprend une source lumineuse et un élément optique de propagation lumineuse formé d’une seule pièce pleine, comprenant une portion de collecte configurée pour collecter des rayons issus de la source lumineuse. L’élément optique comprend des parois (12) configurées pour réfléchir les rayons collectés par réflexion interne totale, vers une zone de focalisation.

Selon une caractéristique de l’invention, l’élément optique comprend un trou traversant ledit élément optique et adapté pour former une lentille convergente d’un indice de réfraction différent de l’indice de réfraction dudit élément optique, ledit trou étant configuré pour rediriger une partie des rayons collectés vers l’axe optique.

Ainsi, le trou traversant forme une lentille convergente intégrée à l’élément optique, lui conférant un pouvoir de convergence optique pour rediriger une partie des rayons collectés en direction de l’axe optique. En l’absence du trou traversant, la direction des rayons lumineux issus de la face de sortie du collecteur s’écarterait plus de l’axe optique, présentant un degré de divergence plus élevé.

La formation d’un trou traversant ne nécessite pas l’adjonction de composants optiques discrets, de sorte que la fabrication et le montage du module selon l’invention sont simplifiés.

La formation d’un trou traversant permet notamment d’alléger le module, ce qui est particulièrement avantageux pour leur intégration dans des véhicules. Par ailleurs, la mise en œuvre de cette solution ingénieuse ne nécessite pas l’usage de collimateurs à symétrie de révolution par rapport à l’axe optique, de tels collimateurs étant par nature volumineux et encombrants, comme cela est le cas dans les modules d’éclairage de l’art antérieur. Ainsi, le module d’émission selon l’invention présente un haut niveau de compacité, permettant l’intégration d’un plus grand nombre de modules dans les projecteurs de véhicules en respectant les contraintes d’encombrement imparties.

Selon un mode particulier de réalisation de l’invention, l’élément optique comprend une surface dioptrique d’entrée formée à une première interface avec ledit trou, et une surface dioptrique de sortie formée à une deuxième interface avec ledit trou, lesdites surfaces dioptriques étant configurées pour former un ensemble de foyers secondaires sur une face de sortie de l’élément optique.

De manière avantageuse, l’ensemble de foyers secondaires forme une ligne courbée permettant de maîtriser l’ouverture du faisceau (dans un plan horizontal comprenant l’axe optique) en sortie du collecteur, étant donné que l’étendue du faisceau dépend du degré de courbure de cette ligne. Plus la ligne de foyers secondaires est courbée, plus le faisceau s’étend dans le plan horizontal, tandis que plus la ligne de foyers secondaires est droite (c’est-à-dire alignée selon un axe perpendiculaire à l’axe optique compris dans le plan horizontal), plus les rayons collectés seront redirigés selon l’axe optique en sortie du collecteur.

Selon un exemple particulier de réalisation de l’invention, le trou traversant est un trou d’air formant une lentille convergente à ligne de focalisation.

Ainsi, la lentille convergente fait partie intégrante de l’élément optique qui est rendu ainsi plus léger, étant donné qu’il contient moins de matière, ce qui est particulièrement avantageux pour réduire le poids d’un projecteur ou dispositif d’émission nécessitant une pluralité de modules d’émission dans les systèmes d’éclairage pour véhicules.

Par ailleurs, le trou d’air peut être facilement réalisé, par exemple, par extrusion ou par moulage en une seule opération, dans un matériau transparent de type PMMA (polyméthacrylate de méthyle), carbonate polypropylène ou silicone, sans nécessiter de matière ni de composant supplémentaire. La fabrication du module d’émission se trouve ainsi simplifiée.

De manière avantageuse et optionnelle, la portion de collecte de l’élément optique présente une surface d’entrée comportant une partie plane contre laquelle est fixée la source lumineuse. D’une part, le caractère planaire de la surface d’entrée de la région de collecte est simple à mettre en œuvre en comparaison à des cavités de formes complexes telles que celles de l’art antérieur. D’autre part, la source lumineuse peut être fixée directement au contact de la partie plane de la surface d’entrée de la portion de collecte, assurant ainsi une fixation stable de la source lumineuse, tout en augmentant le couplage optique entre la source et l’élément optique.

Cette caractéristique est particulièrement avantageuse par rapport à des cavités de formes complexes qui nécessitent de positionner et de maintenir précisément la source lumineuse en un point focal de la cavité.

Cette caractéristique est rendue possible notamment grâce au pouvoir convergent conféré par le trou traversant pour limiter la divergence des rayons collectés par rapport à l’axe optique.

Dans un mode particulier de réalisation de l’invention, l’élément optique est à section rectangulaire dans un plan perpendiculaire à l’axe optique.

Ainsi, l’élément optique n’a pas une géométrie de révolution autour de l’axe optique, permettant un empilement de plusieurs éléments optiques les uns au-dessus des autres. Ceci est particulièrement avantageux pour réduire l’encombrement de projecteurs multi-sources comprenant plusieurs rangées de sources lumineuses.

De manière avantageuse et optionnelle, les parois longitudinales de l’élément optique s’étendant le long de l’axe optique ont une forme parabolique.

La forme parabolique permet avantageusement de guider la lumière dans une direction parallèle à l’axe optique (horizontalement) en minimisant les pertes optiques, la forme parabolique étant particulièrement bien adaptée pour réfléchir les rayons incidents par réflexion interne totale sur la paroi interne de l’élément optique (cas où l’angle incident est supérieur à l’angle critique selon la loi de Snell-Descartes).

De manière optionnelle, l’élément optique comprend outre une portion de sortie asymétrique par rapport à l’axe optique dudit module, ladite portion comprenant une face de sortie élargie s’étendant dans un plan perpendiculaire audit axe optique.

Cette caractéristique additionnelle permet avantageusement d’élargir le faisceau dans une direction verticale, perpendiculairement à l’axe optique. Ainsi, sur la face de sortie de l’élément optique, le faisceau est étendu verticalement.

De manière optionnelle et avantageuse, la portion de sortie asymétrique comprend une paroi incurvée reliant la portion de collecte à la face de sortie.

De manière optionnelle et avantageuse, les parois latérales de l’élément optique ont un profil ondulé permettant d’homogénéiser le faisceau lumineuse en sortie de l’élément optique.

De manière optionnelle et avantageuse, l’élément optique comprend en outre une surface d’interception de rayons configurée pour former le profil de coupure, ladite surface d’interception formant un dioptre entre un milieu constitué par l’élément optique et un milieu externe différent de celui de l’élément optique.

De manière avantageuse, la surface d’interception constitue un élément de coupure directement intégré dans l’élément optique mono-bloc, évitant ainsi l’assemblage d’un composant discret, tel qu’ime plieuse métallique pour générer la coupure du faisceau. Dans un exemple de réalisation, l’élément optique a une hauteur inférieure à 20 mm.

Selon un mode particulier de réalisation de l’invention, le module comprend une pluralité de d’éléments optiques et une lentille de projection commune à la pluralité d’éléments optiques. Le cas échéant, le module comprend une pluralité de sources lumineuses, chaque source lumineuse étant associée à l’un des éléments optiques. Eventuellement, chaque source lumineuse peut être activable sélectivement.

Avantageusement, la lentille de projection comporte une surface d’entrée, notamment courbée, apte à recevoir de la lumière issue des éléments optiques. Si on le souhaite, la lentille de projection comporte une surface de sortie apte à projeter la lumière reçue par la surface d’entrée. Si on le souhaite, la surface de sortie peut présenter une ligne de foyers primaires disposée sur la surface d’entrée. Par exemple, la surface de sortie peut être de type sensiblement cylindrique, dont la directrice horizontale présente un profil sensiblement identique à la courbure de la surface d’entrée, et dont la génératrice verticale présente un profil sensiblement parabolique ou elliptique ou hyperbolique, dont un foyer primaire est disposé au niveau de la surface d’entrée, l’ensemble des foyers primaires formant la ligne de foyers primaires de la surface de sortie de la lentille de projection.

Avantageusement, les éléments optiques sont agencés de sorte que les lignes de foyers secondaires de ces éléments optiques forment une ligne continue de foyers secondaires, cette ligne pouvant être notamment courbée. Le cas échant, la ligne continue de foyer secondaires est disposée sur la surface d’entrée de la lentille de projection et peut notamment être superposée à la ligne de foyers primaires de la surface de sortie de la lentille de projection.

Avantageusement, les éléments optiques et la lentille de projection sont formés d’une seule pièce de même matière.

Avantageusement, les éléments optiques et la lentille de projection sont agencés pour former un faisceau lumineux présentant un profil de coupure prédéterminé, notamment un profil de coupure de type croisement réglementabe. L’invention concerne également un dispositif d’émission destiné à un système d’éclairage d’un véhicule automobile, le dispositif d’émission comprenant au moins un module d’émission selon l’invention comprenant l’une ou plusieurs des caractéristiques décrites ci-avant.

Dans un mode particulier de réalisation de l’invention, Le dispositif d’émission décrit ci-dessus constitue un projecteur avant de véhicule automobile. D’autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit, et en regard des dessins annexés, donnés à titre d’exemples non limitatifs, et sur lesquels : - la figure 1 montre en perspective un exemple de réalisation d’un module d’émission selon l’invention; - la figure 2 est une vue de dessus du module d’émission selon un exemple de réalisation de l’invention, illustrant un tracé de rayons dans le plan X-Y; - la figure 3 est une vue latérale du module selon un exemple de réalisation de l’invention, illustrant un tracé de rayons dans le plan X- Z; - les figures 4a et 4b sont des vues en perspective d’un exemple de réalisation d’un module à profil de coupure selon l’invention; et - les figures 5a, 5b et 5c illustrent différentes représentations en perspective d’un module d’émission multi-sources selon un mode de réalisation de l’invention.

Selon un aspect de l’invention, un trou traversant l’élément optique dans un module d’émission est prévu pour former une lentille convergente d’un indice de réfraction différent de l’indice de réfraction dudit élément optique, ce trou étant configuré pour rediriger une partie des rayons collectés vers l’axe optique permettant ainsi de limiter la divergence du faisceau en sortie de l’élément optique servant de guide optique. Avantageusement, la lentille convergente est une lentille à ligne de focalisation adaptée à faire converger tout ou partie des rayons émis par la source lumineuse sur un ensemble de foyers secondaires situés en sortie de l’élément optique.

La figure 1 illustre, en perspective, dans un repère orthogonal {O, X, Y, Z}, un exemple de réalisation d’un module selon l’invention.

Le module 1 comprend une source lumineuse 3 et un élément optique 2 de propagation de rayons lumineux. Cet élément optique, dénommé par la suite « guide optique », est adapté pour guider les rayon lumineux globalement dans une direction définie par l’axe optique A du module 1.

Le guide optique 2 est formé d’une seule pièce pleine, constituée d’un matériau optiquement transparent et disposant d’un indice de réfraction adapté à guider la lumière. Par exemple, le guide optique 2 est réalisé à base d’un matériau de type PMMA (polyméthacrylate de méthyle), polycarbonate (carbonate polypropylène) ou silicone.

Le guide optique 2 comprend une portion de collecte 10, par laquelle sont introduits et collectés des rayons lumineux issus de la source lumineuse 3.

La source lumineuse 3 est avantageusement configurée pour émettre des rayons lumineux dans une direction moyeime orientée suivant un axe confondu avec l’axe optique A. Dans l’exemple présent, on considère que l’axe optique A est parallèle à l’axe X.

La portion de collecte 10 présente une surface d’entrée 11 comportant une partie plane lia, contre laquelle est fixée la source lumineuse 3. La fixation de la source est réalisée, par exemple, au moyen d’un matériau transparent de type silicone.

Cette disposition particulière permet avantageusement d’augmenter le couplage optique entre la source lumineuse 3 et le guide optique 2, par rapport aux solutions de l’art antérieur, selon lesquelles la source lumineuse n’est pas en contact avec la surface d’entrée du guide optique mais positionnée au foyer d’une cavité sphérique formée par la surface d’entrée.

La source lumineuse 3 peut être constituée d’un ou plusieurs émetteurs optiques, chaque émetteur optique étant constitué, par exemple, d’une diode électroluminescente (LED : Light Emitting Diode). Dans l’exemple décrit, la source lumineuse 3 est constituée d’une seule diode électroluminescente.

Dans le cas où la source lumineuse est constituée par au moins une rangée, ou une matrice de diodes électroluminescentes, celles-ci peuvent être avantageusement disposées dans un même plan sur la partie plane lia de la surface d’entrée 11. Les diodes électroluminescentes émettant sensiblement dans un demi-espace limité par leur plan d’implantation, la direction moyenne d’émission est typiquement perpendiculaire au plan de la diode. Dans le cas de l’invention, on choisit pour cette direction, la direction de l’axe optique A.

Après avoir traversé la face d’entrée 11, les rayons lumineux sont collectés dans la portion de collecte 10. Les rayons collectés sont ensuite propagés dans le guide optique 2 par réflexion totale interne sur les parois latérales 12 (ou périphériques) du guide optique 2, comme décrit ci-aprés en référence à la figure 2.

Selon une caractéristique de l’invention, le guide optique 2 comprend un trou 4 traversant toute l’épaisseur du guide optique selon l’axe vertical Z. Ce trou 4 est formé, de préférence, dans une zone centrale, symétriquement par rapport à l’axe optique A.

Le trou traversant 4 peut être facilement réalisé, par exemple, par extrusion ou par moulage en une seule opération, dans un matériau transparent de type PMMA (polyméthacrylate de méthyle), carbonate polypropylène ou silicone.

Le trou traversant 4 est configuré pour former une lentille d’air convergente intégrée au guide optique 2, cette lentille étant essentiellement destinée à limiter la divergence des rayons lumineux fournis en sortie du guide optique.

Elle permet également d’augmenter le rendement optique du module d’émission dans une région de référence centrée autour de l’axe optique. Des tests et simulations ont montré que la formation d’une lentille d’air selon l’invention permet d’augmenter le rendement optique du module d’environ 30%.

Cette lentille d’air 4 est d’autant plus avantageuse qu’elle est directement intégrée au module et qu’elle ne nécessite aucun composant ni matière supplémentaire, de manière à alléger le module.

La lentille d’air 4 comprend une surface dioptrique d’entrée 42 formée par une première interface située entre le guide optique 2 et le trou traversant 4. La lentille d’air 4 comprend en outre une surface dioptrique de sortie 44 formée par une deuxième interface située entre le guide optique 2 et le trou traversant 4. Ces deux surfaces dioptriques 42, 44 sont configurées pour former un ensemble de foyers secondaires F sur une face de sortie 13 du guide optique 2, comme illustré sur la figure 2.

Selon un exemple de réalisation de l’invention la surface dioptrique d’entrée 42 est convexe, tandis que la surface dioptrique de sortie 44 est concave. Le caractère convexe de la surface a pour effet de rabattre les rayons incidents en direction de l’axe optique, limitant ainsi la divergence des rayons en les concentrant sur les foyers secondaires F distribués sur la face de sortie 13 du guide optique 2.

On notera que plus le rayon de courbure de la surface dioptrique est faible, plus le faisceau sera ouvert horizontalement (i.e. dans le plan horizontal X-Y) permettant de rendre le système plus compact.

Dans un autre exemple de réalisation, la surface de sortie 44 de la lentille 4 pourra être sensiblement plane, comme illustré sur l’exemple de la figure 2. Dans ce cas, le caractère planaire de la surface de sortie 44 sera compensé par un ajustement du degré de courbure de la surface d’entrée 42.

On notera que les surfaces d’entrée 42 et de sortie 44 sont optiquement conjuguées, de sorte que la forme de l’une impose la forme de l’autre en respectant le principe de Fermât (i.e. chemin optique constant).

Bien évidemment, l’Homme du Métier pourra considérer toute autre configuration de ces deux surfaces, de manière à former une lentille d’air convergente à ligne de focalisation, ces surfaces pouvant être concaves, convexes ou planaires.

Le caractère concave/convexe des surfaces dioptriques sera apprécié par rapport à un point de référence C se trouvant au centre de la lentille sur l’axe optique A. Par rapport à ce point de référence C, une surface est dite convexe si elle présente une forme bombée en direction de ce point, tandis qu’une surface est dite concave si elle présente une forme creusée vue de ce point.

Dans l’exemple présent, la lentille d’air a la forme particulière d’un ménisque à bords épais. Toutefois, toute autre forme pourra être considérée pour réaliser une lentille de nature convergente dans un plan vertical parallèle au plan X-Z sans s’écarter du cadre de l’invention, dans la mesure où cette lentille est intégrée au guide optique 2 par un trou traversant 4 selon un aspect de l’invention.

Les surfaces dioptriques d’entrée 42 et de sortie 44 ainsi que les parois latérales 12 peuvent être configurées pour permettre un ajustement optimal de la taille de la partie plane lia, en fonction de la taille de la source lumineuse 3.

De manière optionnelle et avantageuse, la surface d’entrée 11 du guide optique 2 est sensiblement plane lia. Selon d’autres variantes de réalisation, cette surface d’entrée 11 pourra être globalement courbée, mais comprendra une partie plane lia centrée autour de Taxe optique A, sur laquelle est fixée la source lumineuse 3.

Dans tous les cas, la formation de la lentille d’air 4 selon l’invention permet avantageusement de rendre la surface d’entrée 11 du guide optique 2 au moins partiellement plane lia, ce qui est particulièrement avantageux d’une part pour optimiser le couplage optique entre la source lumineuse 3 et le guide optique 2 et d’autre part pour rendre la source lumineuse solidaire du guide optique 2. A titre d’exemple illustratif et non limitatif, le milieu constituant le trou traversant 4 est intégralement constitué d’air, de sorte que la lentille d’air convergente ainsi formée soit partie intégrante du guide optique 2.

Ainsi, l’ensemble formé par la lentille 4 et le guide 2 est avantageusement rendu plus léger, dans la mesure où une partie de la matière constituant le guide a été supprimée pour réaliser la lentille.

Cette caractéristique est particulièrement avantageuse pour réduire le poids d’un projecteur ou d’un dispositif d’émission nécessitant une pluralité de modules d’émission, tels que ceux utilisés dans les systèmes d’éclairage pour véhicules automobiles.

Dans d’autres modes de réalisation, l’air pourra être remplacé par tout autre milieu ou matériau d’indice de réfraction différent de l’indice de réfraction du guide optique 2, de manière à former une lentille convergente, par exemple, une lentille convergente à ligne de focalisation, sans pour autant s’écarter du cadre de la présente invention.

Le guide optique 2 présente une section rectangulaire dans un plan (O, Y, Z) perpendiculaire à l’axe optique A. Par exemple, le guide optique a une épaisseur moyenne de 60 mm, de préférence inférieure à 20 mm selon l’axe vertical Z et une longueur inférieure à 15 mm selon l’axe horizontal X.

Un guidage optimal de la lumière dans un plan horizontal X-Y est rendu possible par une configuration adaptée des parois latérales 12 du guide optique 2 selon un profil parabolique en fonction des surfaces dioptriques 42, 44 de la lentille intégrée 4 pour limiter la divergence des rayons en sortie du guide.

Le fait que le guide optique 2 ne dispose pas d’une géométrie de révolution autour de l’axe optique A, permet avantageusement un empilement de plusieurs modules d’émission les uns au-dessus des autres, ce qui est particulièrement avantageux pour réduire l’encombrement de projecteurs multi-sources nécessitant plusieurs rangées de modules d’émission.

La figure 2 est une vue de dessus du module illustré à la figure 1, dans le plan horizontal X-Y où est représenté un tracé de rayons lumineux pour illustrer l’effet de la lentille 4 sur la propagation des rayons.

De manière avantageuse, la lentille formée par le trou traversant 4 est une lentille à ligne de focalisation dont les pouvoirs de grandissement horizontal et vertical sont différents. Par la suite, on désignera par lentille à ligne de focalisation 4 une lentille convergente adaptée pour exercer un pouvoir de convergence dans un plan vertical X-Z, de manière à focaliser le faisceau vers la ligne 15 de foyers secondaires F. Ainsi, la lentille à ligne de focalisation 4 permet de concentrer un ensemble de rayons contenus dans un même plan vertical parallèle au plan X-Z sur un même foyer secondaire F appartenant à ladite ligne 15 de foyers secondaires. Par ailleurs, la lentille à ligne de focalisation 4 est curviligne dans le plan horizontal X-Y.

Comme illustré schématiquement sur la figure 2, un rayon RI, émis par la source lumineuse 3 à proximité de Faxe optique A, traverse la surface dioptrique d’entrée 42, ce qui a pour effet de rediriger le rayon RI vers Faxe optique A. Le rayon RI se propage alors en espace libre, entre la surface dioptrique d’entrée 42 et la surface dioptrique de sortie 44. En sortie de la surface dioptrique de sortie 44, le rayon RI est sensiblement parallèle à l’axe optique A.

Les parois latérales 12 du guide optique 2 s’étendent le long de l’axe optique A, en définissant un paraboloïde présentant un profil parabolique dans le plan horizontal X-Y. Ce profil parabolique permet avantageusement de guider la lumière dans un plan horizontal, parallèle au plan X-Y, le guidage s’effectuant par réflexion totale interne sur la paroi interne du guide, en minimisant les pertes optiques. En effet, le profil parabolique est particulièrement bien adapté pour faire en sorte que les rayons incidents forment avec la paroi interne un angle incident supérieur à l’angle critique selon la loi de Snell-Descartes induisant une réflexion totale interne.

Un rayon R4 fortement divergent par rapport à l’axe optique A au niveau de la surface d’entrée 11 se réfléchit sur la paroi latérale 12 par réflexion totale interne, en direction de l’axe optique A.

Les rayons issus de la source lumineuse 3 sont avantageusement dirigés par la portion de collecte 10 et la lentille d’air 4, de sorte à converger vers un lieu de foyers secondaires F situé sur la face de sortie 13 du guide optique 2. La surface dioptrique d’entrée 42 et la surface dioptrique de sortie 44 sont configurées pour former le lieu des foyers secondaires sur la face de sortie 13.

Dans ce cas, la concentration de rayons peut se faire dans une zone quasi-ponctuelle, ce qui implique que les parois latérales 12 qui coopèrent avec la lentille d’air 4 concentrent un ensemble de rayons issus de la source lumineuse 3 en un point ou une petite zone de l’espace autour d’un point médian quel que soit le lieu de la réflexion sur la paroi 12.

Dans l’exemple présent, le lieu des foyers secondaires F est formé selon une ligne de focalisation 15, où les traits pointillés révélent un lieu de forme curviligne 15 formé au niveau de la surface de sortie 13 du guide optique 2. Dans cette situation, tous les rayons émis d’un point de la source 3 et contenus dans un plan vertical X-Z passant par ce point se focalisent en un même point F du lieu de foyers secondaires et les rayons émis par le point de la source et contenus dans un plan non vertical passant par ce point sont réfléchis dans des directions parallèles entre elles.

De manière avantageuse, la courbure de la ligne de foyers secondaires 15 permet de maîtriser l’ouverture du faisceau (dans un plan horizontal X-Y comprenant l’axe optique A) en sortie du guide, étant donné que l’étendue du faisceau dépend du degré de courbure de cette ligne. Plus la ligne de foyers secondaires 15 est courbée, plus le faisceau s’étend dans le plan horizontal X-Y, tandis que plus la ligne de foyers secondaires 15 est droite (c’est-à-dire alignée selon un axe perpendiculaire à l’axe optique compris dans le plan horizontal X-Y), plus les rayons collectés seront redirigés selon l’axe optique en sortie du guide optique.

La figure 3 est une vue latérale d’un exemple de réalisation du module selon l’invention, dans le plan vertical X-Z, sur laquelle est représenté un tracé de rayons illustrant la propagation de la lumière à l’intérieur du guide optique 2.

Le trou traversant 4 est représenté en traits pointillés délimité par les surfaces dioptriques d’entrée 42 et de sortie 44. La source lumineuse 3 émet des rayons lumineux qui sont collectés par la portion de collecte 10 et propagés dans le guide optique 2 globalement le long de l’axe optique A.

Le guide optique 2 comprend une portion de sortie asymétrique 20 par rapport à l’axe optique A, cette portion 20 comprenant un élargissement de la face de sortie 13 s’étendant dans un plan vertical Y-Z perpendiculaire à l’axe optique A. La portion de sortie asymétrique 20 comprend une paroi incurvée 22 reliant la portion de collecte 10 à la face de sortie étendue 13. Le caractère curviligne de la paroi permet d’augmenter l’ouverture verticale du faisceau selon l’axe Z.

Dans un exemple particulier de réalisation, le guide optique 2 a une hauteur H inférieure à 20 mm. Cette caractéristique permet avantageusement d’élargir le faisceau dans une direction verticale Z, perpendiculairement à l’axe optique A, de sorte que le faisceau s’étende verticalement en sortie du guide optique 2. Ainsi, la section du faisceau peut être étendue de 2 mm à 4 mm de diamètre.

De manière optionnelle et avantageuse, les parois latérales 12 du guide optique 2 situées de part et d’autre de l’axe optique A possèdent un profil ondulé (non représenté), par exemple de forme sinusoïdale, de manière à améliorer l’homogénéité du faisceau en sortie de l’élément optique

Les figures 4a et 4b représentent en perspective un exemple de réalisation d’un module à profil de coupure selon l’invention.

Le module 1 comprend en outre une surface d’interception de rayons 30, configurée pour former le profil de coupure, la surface d’interception 30 formant un dioptre entre le milieu constituant le guide optique 2 et le milieu externe (air) dont l’indice de réfraction est différent de celui du guide optique 2.

Ainsi, la surface d’interception 30 constitue un élément de coupure directement intégré dans le guide optique 2, évitant ainsi l’adjonction d’un composant discret, tel qu’une plieuse métallique pour générer la coupure du faisceau. L’intégration de l’élément de coupure dans le guide optique 2 est particulièrement avantageuse pour simplifier la fabrication du module 1.

Le module 1 possède de part et d’autre de la surface de sortie 13 des extensions planaires 13a, 13b dites surfaces de raccord, s’étendant verticalement dans une direction parallèle à l’axe Z. Ces surface de raccord sont contenues dans un même plan comprenant la surface de sortie 13. Ces surfaces de raccords 13a, 13b permettent avantageusement de piéger les rayons lumineux en sortie du guide optique 2, de sorte que l’étendue du faisceau soit limitée à la zone définie par la surface de sortie 13 en sortie du guide optique 2.

Les figures 5a, 5b et 5c illustrent différentes représentations en perspective d’un même dispositif d’émission multi-sources, selon un exemple de réalisation de l’invention, ce dispositif étant destiné à un système d’éclairage d’un véhicule automobile.

Dans un mode de réalisation particulier, le dispositif 50 comprend une rangée de trois éléments optiques la, Ib, le selon l’invention, tels que ceux décrits ci-dessus. Les trois éléments optiques sont agencés, de sorte que les lignes de foyers secondaires 15a, 15b, 15c de ces éléments optiques forment une ligne continue 150 de foyers secondaires, cette ligne étant légèrement courbée.

Le dispositif 50 comprend en outre une lentille de projection 54 commune aux trois éléments optiques la, Ib, le. La lentille de projection 54 dispose d’une surface d’entrée 54a légèrement courbée, par laquelle entre la lumière issue des éléments optiques.

Les éléments optiques sont fixés à la surface d’entrée 54a de la lentille de projection 54, de sorte que la ligne continue 150 de foyers secondaires soit fournie sur cette surface d’entrée 54a.

Naturellement, pour satisfaire des besoins spécifiques, une personne compétente dans le domaine de l’invention pourra appliquer des modifications dans la description précédente.

Bien que la présente invention ait été décrite ci-dessus en référence à des modes de réalisation spécifiques, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation spécifiques, et les modifications qui se trouvent dans le champ d'application de la présente invention seront évidentes pour une personne versée dans l'art.

Claims (14)

1. REVENDICATIONS

   1. Module d’émission (1) d’un faisceau lumineux suivant un axe optique (A) et avec un profil de coupure pour véhicule automobile, ledit module comprenant une source lumineuse (3) et un élément optique de propagation lumineuse (2) formé d’une seule pièce pleine, comprenant une portion de collecte (10) configurée pour collecter des rayons issus de la source lumineuse, ledit élément optique comprenant des parois (12) configurées pour réfléchir les rayons collectés par réflexion interne totale, vers une zone de focalisation (15), ledit module étant caractérisé en ce que ledit élément optique (2) comprend un trou (4) traversant ledit élément optique et adapté pour former une lentille convergente (4) d’un indice de réfraction différent de l’indice de réfraction dudit élément optique (2), ledit trou étant configuré (4) pour rediriger une partie des rayons collectés vers l’axe optique (A).
2. 2. Module selon la revendication 1, dans lequel ledit élément optique (2) comprend une surface dioptrique d’entrée (42) formée à une première interface avec ledit trou (4), et une surface dioptrique de sortie (44) formée à une deuxième interface avec ledit trou (4), lesdites surfaces dioptriques (42, 44) étant configurées pour former un ensemble de foyers secondaires (F) sur une face de sortie (13) de l’élément optique.
3. 3. Module selon l’une quelconque des revendications 1 et 2, dans lequel ledit trou traversant (4) est un trou d’air formant une lentille convergente à ligne de focalisation (4).
4. 4. Module selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel ladite portion de collecte (10) présente une surface d’entrée (11) comportant une partie plane (lia) contre laquelle est fixée ladite source lumineuse (3).
5. 5. Module selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel ledit élément optique (2) est à section rectangulaire dans un plan perpendiculaire à l’axe optique (A).
6. 6. Module selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel les parois longitudinales (12) de l’élément optique (2) s’étendant le long de l’axe optique (A) ont une forme parabolique.
7. 7. Module selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel l’élément optique comprenant en outre une portion de sortie asymétrique (20) par rapport à l’axe optique (A) dudit module, ladite portion (20) comprenant une face de sortie élargie (13) s’étendant dans un plan perpendiculaire audit axe optique (A).
8. 8. Module selon la revendication 7, dans lequel la portion de sortie asymétrique (20) comprend une paroi incurvée (22) reliant la portion de collecte (10) à la face de sortie (13).
9. 9. Module selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel les parois latérales (12) de l’élément optique (2) ont un profil ondulé.
10. 10. Module selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel l’élément optique (2) comprend en outre une surface d’interception de rayons (30) configurée pour former le profil de coupure, ladite surface d’interception formant un dioptre entre un milieu constitué par l’élément optique (2) et un milieu externe différent de celui de l’élément optique.
11. 11. Module selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel l’élément optique (2) a une hauteur (H) inférieure à 20 mm.
12. 12. Module selon l’une quelconque des revendications 1 à 11, comprenant une pluralité d’éléments optiques (la, Ib, le) et une lentille de projection (54) commune à ladite pluralité d’éléments optiques.
13. 13. Dispositif d’émission comprenant au moins un module (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 12.
14. 14. Dispositif d’émission selon la revendication 13 constituant un projecteur avant de véhicule automobile.