FR3056686A1 - Fixation d'une matrice de micro-miroirs dans un dispositif lumineux - Google Patents
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Abstract
L'invention a trait à un dispositif lumineux (2), notamment pour véhicule automobile, comprenant un support (4) ; au moins une source lumineuse (10) ; un microsystème électromécanique (14) avec une face optique pourvue d'au moins un miroir apte à recevoir la lumière émise par la ou des sources lumineuses, ledit microsystème étant disposé sur le support. Le support (4) comprend une ouverture et, à la périphérie de ladite ouverture, une zone de réception du microsystème électromécanique (14); et le microsystème électromécanique (14) est disposé contre la zone de réception avec sa face optique dirigée vers l'ouverture (30.1) de manière à ce que la lumière reçue et renvoyée par ledit microsystème (14) traverse ladite ouverture.
Description
® RÉPUBLIQUE FRANÇAISE
INSTITUT NATIONAL DE LA PROPRIÉTÉ INDUSTRIELLE © N° de publication : 3 056 686 (à n’utiliser que pour les commandes de reproduction) (© N° d’enregistrement national : 16 59228
COURBEVOIE © Int Cl8 : F21 S 45/10 (2017.01), F21 V 15/01
DEMANDE DE BREVET D'INVENTION
A1
| ©) Date de dépôt : 28.09.16. | (© Demandeur(s) : VALEO VISION Société par actions |
| (© Priorité : | simplifiée — FR. |
| @ Inventeur(s) : Ll JOËL et CHANEZ SYLVAIN. | |
| ©) Date de mise à la disposition du public de la | |
| demande : 30.03.18 Bulletin 18/13. | |
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(54/ FIXATION D'UNE MATRICE DE MICRO-MIROIRS DANS UN DISPOSITIF LUMINEUX.
FR 3 056 686 - A1
L'invention a trait à un dispositif lumineux (2), notamment pour véhicule automobile, comprenant un support (4) ; au moins une source lumineuse (10); un microsystème électromécanique (14) avec une face optique pourvue d'au moins un miroir apte à recevoir la lumière émise par la ou des sources lumineuses, ledit microsystème étant disposé sur le support. Le support (4) comprend une ouverture et, à la périphérie de ladite ouverture, une zone de réception du microsystème électromécanique (14); et le microsystème électromécanique (14) est disposé contre la zone de réception avec sa face optique dirigée vers l'ouverture (30.1) de manière à ce que la lumière reçue et renvoyée par ledit microsystème (14) traverse ladite ouverture.
FIXATION D’UNE MATRICE DE MICRO-MIROIRS DANS UN DISPOSITIF LUMINEUX
L’invention a trait au domaine de l’éclairage et de la signalisation lumineuse, notamment pour véhicule automobile. Plus particulièrement, l’invention a trait à dispositif lumineux de signalisation apte à produire des pictogrammes lumineux au moyen d’un microsystème électromécanique avec une matrice de micro-miroirs.
Le document de brevet publié US 2015/0175054 A1 divulgue un dispositif lumineux pour projecteur de véhicule automobile. Le dispositif comprend une source lumineuse du type laser, un microsystème électromécanique servant de déflecteur de la lumière du laser, un élément luminophore du type phosphore apte à convertir la lumière monochromatique réfléchie par le déflecteur, et un dispositif optique comprenant plusieurs lentilles recevant la lumière blanche provenant de l’élément luminophore. Le déflecteur peut être piloté de manière à moduler l’image lumineuse ainsi produite. Le dispositif comprend un support pour supporter ces différents éléments. Le support est constitué de plusieurs parties assemblées les unes aux autres, directement ou indirectement comme par exemple via le boîtier du dispositif ou du projecteur. Un tel assemblage a cependant pour conséquence de former des chaînes de tolérances diminuant la précision de positionnement relatif des différents éléments. Dans certaines configurations optiques, notamment lorsque la source lumineuse est très proche du déflecteur, des tolérances serrées sont requise pour atteindre un résultat satisfaisant. De plus, dans cet enseignement, le déflecteur est disposé sur la face intérieure d’une paroi du support, alors que ce type composant est habituellement fixé sur une platine avec circuit imprimé, une telle platine étant potentiellement encombrante, notamment lorsque de nombreux composants électroniques sont nécessaires pour le contrôle du déflecteur.
L’invention a pour objectif de pallier au moins un des inconvénients de l’état de la technique susmentionné. Plus particulièrement, l’invention a pour objectif de proposer une solution assurant un positionnement précis des composants optiques d’un dispositif lumineux comprenant un microsystème électromécanique pourvu d’un ou plusieurs miroirs.
L’invention a pour objet un dispositif lumineux, notamment pour véhicule automobile, comprenant un support ; au moins une source lumineuse ; un microsystème électromécanique avec une face optique pourvue d’au moins un miroir apte à recevoir la lumière émise par la ou des sources lumineuses, ledit microsystème étant disposé sur le support ; remarquable en ce que le support comprend une ouverture et, à la périphérie de ladite ouverture, une zone de réception du microsystème électromécanique ; et le microsystème électromécanique est disposé contre la zone de réception avec sa face optique dirigée vers l’ouverture de manière à ce que la lumière reçue et renvoyée par ledit microsystème traverse ladite ouverture.
L’ouverture et la zone de réception du microsystème électromécanique sont avantageusement formées sur une plaque rapportée du support. Ce dernier comprend avantageusement un corps formant une cavité partiellement refermée par la plaque en question.
Selon un mode avantageux de l’invention, le microsystème électromécanique est sur une platine à circuit imprimé, ladite platine étant fixée au support à la périphérie dudit microsystème.
Selon un mode avantageux de l’invention, le support comprend une zone de fixation de la platine, ladite zone étant à la périphérie de la zone de réception du microsystème électromécanique.
Selon un mode avantageux de l’invention, la zone de fixation de la platine est généralement plane.
Selon un mode avantageux de l’invention, la platine est fixée à distance de la zone de fixation au moyen d’entretoises entre ladite zone et ladite platine.
Selon un mode avantageux de l’invention, la platine et les entretoises entre la zone de fixation et la platine sont traversées par des vis de fixation.
Selon un mode avantageux de l’invention, les entretoises entre la zone de fixation et la platine sont venues de matière avec le support.
Selon un mode avantageux de l’invention, le dispositif comprend au moins une pige encastrée dans la zone de fixation et traversant un orifice correspondant dans la platine de manière à assurer un positionnement de la platine par rapport au support, dans le plan de la platine.
Selon un mode avantageux de l’invention, le support comprend un élément de refroidissement du microsystème électromécanique, ledit élément étant en contact avec une face dudit microsystème qui est opposée à la face optique.
Selon un mode avantageux de l’invention, l’élément de refroidissement du microsystème électromécanique est généralement étendu et comprend des ailettes de refroidissement sur une face opposée au microsystème électromécanique.
Selon un mode avantageux de l’invention, l’élément de refroidissement du microsystème électromécanique comprend une portion surélevée assurant le contact avec la face dudit microsystème qui est opposée à la face optique.
Selon un mode avantageux de l’invention, l’élément de refroidissement du microsystème électromécanique et la platine sont fixés au support par au moins une, préférentiellement deux, vis traversant ledit élément et ladite platine et vissée sur le support.
Selon un mode avantageux de l’invention, le dispositif comprend au moins une entretoise traversée par la ou chacune des vis de fixation, entre l’élément de refroidissement du microsystème électromécanique et la platine.
Selon un mode avantageux de l’invention, l’élément de refroidissement du microsystème électromécanique comprend un bord fixé directement au support par au moins une vis.
Selon un mode avantageux de l’invention, la zone de réception du microsystème électromécanique sur le support comprend plusieurs, préférentiellement trois, plots assurant le contact avec ledit microsystème.
Les mesures de l’invention sont intéressantes en ce qu’elles permettent d’assurer un positionnement exact du microsystème électromécanique par rapport au support du dispositif, et ce par une mise en contact de la face optique du microsystème avec une zone de réception. Cette dernière est avantageusement isostatique. Plus particulièrement, lorsque le microsystème est monté sur une platine à circuit imprimé, cette dernière est montée et positionnée de manière exacte grâce aux mesures de l’invention. De plus, le montage de l’invention assure non seulement le positionnement et la fixation du microsystème mais également son refroidissement.
D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention seront mieux compris à l’aide de la description et des dessins parmi lesquels :
- La figure 1 est une représentation en perspective d’un dispositif lumineux conforme à l’invention ;
- La figure 2 est une représentation en perspective des composants optiques du dispositif lumineux de la figure 1 ;
- La figure 3 est une vue du dessous du dispositif lumineux de la figure 1, le dispositif étant sans la platine à circuit imprimé et son refroidisseur ;
- La figure 4 est une vue du dessous du dispositif lumineux de la figure 1, avec la platine à circuit imprimé ;
- La figure 5 est une représentation en perspective du refroidisseur de la platine ;
- La figure 6 est une vue du dessous du dispositif lumineux de la figure 1, équipé de la platine à circuit imprimé et de son refroidisseur.
Les figures 1 à 6 illustrent un mode de réalisation de l’invention, étant étendu que d’autres modes sont envisageables.
La figure 1 illustre en perspective un dispositif lumineux 2, notamment pour véhicule automobile. Le dispositif comprend un support 4 comprenant, en l’occurrence, un corps 6 et un radiateur 8 fixé sur le corps et supportant une ou plusieurs sources lumineuses 10. Il comprend également une lentille 12 apte à former, à partir de la lumière émise par la source lumineuse 10, un faisceau convergeant vers un microsystème optique électromécanique 14. Ce dernier est disposé contre une face principale 6.1 du corps 6. Il comprend une matrice de micro-miroirs aptes à être commandés en pivotement de manière individuelle. Un tel microsystème couramment appelé matrice de micro-miroirs ou DMD (acronyme pour « Digital Micromirror Device »). Chaque miroir peut prendre deux positions : il peut s’incliner de 10 à 15° suivant le même axe de façon à réfléchir la lumière soit vers une lentille de diffusion soit vers une surface absorbante. On dit qu’il commute « on » ou « off», ce régime est donc binaire. Un tel microsystème est en soi bien connu de l’homme de métier.
Le dispositif lumineux 2 comprend également un dispositif optique de projection 16, configuré pour recevoir la lumière réfléchie par le microsystème optique électromécanique 14 et ainsi former un faisceau lumineux. A cet effet, le corps 6 comprend une cavité (non visible à la figure 1 mais bien à la figure 3) débouchant sur le microsystème électromécanique 14. Ce dernier est disposé en vis-à-vis de l’ouverture de la cavité afin de recevoir le faisceau lumineux formé par la lentille 12 de mise en forme. Le microsystème électromécanique 14 est disposé en vis-à-vis de cette ouverture afin de recevoir le faisceau lumineux formé par la lentille 12 de mise en forme. Il est fixé sur une platine à circuit imprimé 18. Un refroidisseur à ailettes 20 est disposé en vis-à-vis de la face de la platine 18 qui est opposée au corps 6. Le refroidisseur 20 et la platine sont maintenus à distance l’un de l’autre par les entretoises 22 disposées entre le refroidisseur en question et la platine. Ces entretoises 22 sont traversées par les vis 24 qui engagent par filetage avec le corps
6. Le refroidisseur 20 comprend une portion surélevée 20.1 en contact avec la face du microsystème électromécanique 14 qui est opposée à sa face optique en vis-àvis du corps 6. La platine 18 est maintenue à distance du corps 6 par les entretoises 6.2 qui sont également traversées par les vis 24. Ces entretoises 6.2 sont avantageusement d’un seul tenant avec le corps 6.
Toujours à la figure 1, on peut observer la présence de deux piges 26 encastrées dans le corps 6 et traversant la platine 18. Le jeu radial entre les piges et les orifices correspondant dans la platine 18 est limité, voire nul, de manière à ce que ces piges assurent un positionnement exact de la platine 18 dans le plan de ladite platine.
Le corps 6 est avantageusement d’un seul tenant, par exemple en aluminium. Il en va de même pour les refroidisseurs 8 et 20. Chacun de ces éléments peut être réalisé par usinage ou moulage suivi éventuellement d’opérations d’usinage.
La figure 2 illustre les composants optiques du dispositif lumineux 2 de la figure 1. On observe que ceux-ci peuvent comprendre un diaphragme 28 formé par une languette pourvue d’un orifice. Ce dernier est disposé entre le microsystème électromécanique 14 et le dispositif optique de projection 16. Celui-ci comprend une première lentille 16.1 du type convergente et une deuxième lentille 16.2 du type divergente. La deuxième lentille présente une épaisseur importante au point de présenter une forme généralement cylindrique. La lentille 12 de mise en faisceau de la lumière émise par la source lumineuse 10 est une lentille convergente biconvexe, configurée pour former un faisceau convergent vers le microsystème optique et éclairant la surface optique dudit système. On peut observer que la source lumineuse 10, la lentille 12 et le microsystème 14 sont alignés suivant un premier axe optique 30.1 et que ledit microsystème 14, le diaphragme 28 et le dispositif optique de projection 16 sont alignés suivant un deuxième axe optique 30.2. L’angle a formé par ces deux axes optiques est avantageusement compris entre 40° et 65°, préférentiellement entre 45 et 60°.
La figure 3 est une vue du dessous du dispositif lumineux de la figure 1, le dispositif étant toutefois sans la platine à circuit imprimé et son refroidisseur. On peut y observer la cavité 6.3 au sein du corps 6 ainsi que le diaphragme 28. On observe également que la face principale 6.1 du corps 6 supporte une plaque 30 de fermeture partielle de la cavité 6.3. La plaque 30 comprend une ouverture 30.1 permettant à la lumière émise par la ou les sources lumineuses et traversant la lentille 12 de rencontrer la partie optique du microsystème électromécanique. La plaque comprend sur sa face opposée au corps 6 des plots 30.2 formant une zone de réception du microsystème électromécanique. En l’occurrence ces plots 30.2 sont au nombre de trois afin de former une zone de réception isostatique du microsystème électromécanique. Il est toutefois entendu que ce nombre peut être différent et que la zone de réception peut être formée différemment qu’avec des plots.
Toujours en référence à la figure 3, la face principale 6.1 du corps 6 comporte, outre les entretoises 6.2, des orifices 6.4, préférentiellement filetés, destinés à coopérer avec des vis de fixation du refroidisseur à ailettes visible à la figure 1 (référence 20).
La figure 4 illustre le support 4 de la figure 3 équipé de la platine à circuit imprimé
18. On peut observer que la platine 18 est en appui sur les entretoises 6.2, avec des orifices 18.1 alignés avec lesdites entretoises et destinés à recevoir des vis de fixation (référence 24 la figure 1). On peut également observer les piges 26 traversant des orifices correspondants 18.2. Comme mentionné précédemment, ces piges 26 et les orifices correspondants 18.2 pratiqués dans la platine 18 assurent un positionnement exact de la platine en question et du microsystème électromécanique dans le plan de la platine.
La figue 5 illustre le refroidisseur à ailettes 20 du dispositif lumineux illustré à la figure 1. Ce refroidisseur 20 est destiné à être apposé sur la platine et sur le corps 6, plus précisément sur la face principale 6.1 dudit corps. A cet effet, le refroidisseur 20 comporte un muret 20.2, à un bord opposé à celui comportant les orifices coopérant avec les entretoises 22. Ce muret 20.2 comporte sur sa face supérieure deux surfaces de contact 20.3 traversées, chacune, par un orifice. Ces surfaces sont destinées à contacter la face principale 6.1 du corps 6, les orifices étant destinés à être traversés par des vis de fixation coopérant avec les orifices correspondant dans la dite face (référence 6.4 à la figure 3). Le refroidisseur 20 peut également comporter, sur la face du muret 20.2 dirigée vers le centre dudit refroidisseur, une surface d’appui 20.4 de la platine 18. Cette dernière est en effet prise en sandwich à un bord entre les entretoises 22 et les entretoises 6.2 (figures 3 et 4) et en appui au bord opposé sur la surface d’appui 20.4 et sur la portion surélevée 20.1.
La figure 6 illustre le dispositif lumineux de la figure 1 depuis le refroidisseur à ailettes 20. Les deux vis de fixation 24 traversent le refroidisseur 20, les entretoises 22, la platine 18 et les entretoises 6.2. On peut également observer les deux autres vis 32 traversant, à un bord opposé correspondant au muret 20.2 illustré à la figure 5, le refroidisseur 20 et engageant avec les orifices correspondant du corps (référence 6.4 à la figure 3).
A l’occasion de cet assemblage entre le corps 6, la platine 18 et le refroidisseur 20, on constate que la platine 18 est positionnée avec précision dans le plan de celle-ci. De plus, le microsystème électromécanique est plaqué contre la zone de réception sur la plaque 30 (figure 3) fixée au corps, ladite zone étant avantageusement réalisée par les trois plots 30.2 (figure 3). Le microsystème électromécanique est ainsi naturellement positionné avec grande précision par l’assemblage qui vient d’être décrit. Le contact avec la portion surélevée 20.1 du refroidisseur 20 avec la face opposée à la face optique du microsystème électromécanique assure un contact thermique optimal et, partant, un refroidissement adéquat.
Claims (15)
- Revendications1. Dispositif lumineux (2), notamment pour véhicule automobile, comprenant :- un support (4) ;- au moins une source lumineuse (10) ;- un microsystème électromécanique (14) avec une face optique pourvue d’au moins un miroir apte à recevoir la lumière émise par la ou des sources lumineuses, ledit microsystème étant disposé sur le support ;caractérisé en ce que le support (4) comprend une ouverture (30.1) et, à la périphérie de ladite ouverture, une zone de réception (30.2) du microsystème électromécanique (14) ; et le microsystème électromécanique (14) est disposé contre la zone de réception (30.2) avec sa face optique dirigée vers l’ouverture (30.1) de manière à ce que la lumière reçue et renvoyée par ledit microsystème (14) traverse ladite ouverture (30.1).
- 2. Dispositif lumineux (2) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le microsystème électromécanique (14) est sur une platine à circuit imprimé (18), ladite platine étant fixée au support (4) à la périphérie dudit microsystème (18).
- 3. Dispositif lumineux (2) selon la revendication 2, caractérisé en ce que le support (4) comprend une zone de fixation (6.1) de la platine (18), ladite zone étant à la périphérie de la zone de réception (30.2) du microsystème électromécanique (14).
- 4. Dispositif lumineux (2) selon la revendication 3, caractérisé en ce que la zone de fixation (6.1) de la platine (18) est généralement plane.
- 5. Dispositif lumineux (2) selon l’une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que la platine (18) est fixée à distance de la zone de fixation (6.1) au moyen d’entretoises (6.2) entre ladite zone (6.1) et ladite platine (18).
- 6. Dispositif lumineux (2) selon la revendication 5, caractérisé en ce que la platine (18) et les entretoises (6.2) entre la zone de fixation (6.1) et la platine (18) sont traversées par des vis de fixation (24).
- 7. Dispositif lumineux (2) selon l’une des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que les entretoises (6.2) entre la zone de fixation (6.1) et la platine (18) sont venues de matière avec le support (4).
- 8. Dispositif lumineux (2) selon l’une des revendications 3 et 6, caractérisé en ce que le dispositif comprend au moins une pige (26) encastrée dans la zone de fixation (6.1) et traversant un orifice correspondant (18.2) dans la platine (18) de manière à assurer un positionnement de ladite platine par rapport au support, dans le plan de la platine.
- 9. Dispositif lumineux (2) selon l’une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le support (4) comprend un élément de refroidissement (20) du microsystème électromécanique (14), ledit élément étant en contact avec une face dudit microsystème qui est opposée à la face optique.
- 10. Dispositif lumineux (2) selon la revendication 9, caractérisé en ce que l’élément de refroidissement (20) du microsystème électromécanique (14) est généralement étendu et comprend des ailettes de refroidissement sur une face opposée au microsystème électromécanique (14).
- 11. Dispositif lumineux (2) selon l’une des revendications 9 et 10, caractérisé en ce que l’élément de refroidissement (20) du microsystème électromécanique (14) comprend une portion surélevée (20.1) assurant le contact avec la face dudit microsystème qui est opposée à la face optique.
- 12. Dispositif lumineux (2) selon l’une des revendications 2 à 8 et selon l’une des revendications 9 à 11, caractérisé en ce que l’élément de refroidissement (20) du microsystème électromécanique (14) et la platine (18) sont fixés au support (4) par au moins une, préférentiellement deux, vis (24) traversant ledit élément et ladite platine et vissée sur ledit support.
- 13. Dispositif lumineux (2) selon la revendication 12, caractérisé en ce que le dispositif comprend au moins une entretoise (22) traversée par la ou chacune des vis de fixation (24), entre l’élément de refroidissement (20) du microsystème électromécanique (14) et la platine (18).
- 14. Dispositif lumineux (2) selon l’une des revendications 9 à 13, caractérisé en ce que l’élément de refroidissement (20) du microsystème électromécanique (14) comprend un bord fixé directement au support (4) par au moins une vis (32).5
- 15. Dispositif lumineux (2) selon l’une des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que la zone de réception du microsystème électromécanique (14) sur le support (4) comprend plusieurs, préférentiellement trois, plots (30.2) assurant le contact avec ledit microsystème.1/3
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| FR3056686B1 (fr) | 2020-05-29 |
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