FR3058572A1 - Module d'emission lumineuse a batonnets electroluminescents ameliore, notamment pour vehicule automobile - Google Patents

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Abstract

Un module d'émission lumineuse, notamment pour véhicule automobile. Le module d'émission lumineuse (10) comprend : - une source de lumière (12) comportant une pluralité de bâtonnets électroluminescents (16) de dimensions submillimétriques et configurés pour émettre de la lumière, et - des moyens de déviation (20) configurés pour dévier la lumière émise par les bâtonnets électroluminescents (16), les moyens de déviation (20) comprenant une pluralité d'éléments de déviation (22) respectivement associés à au moins un bâtonnet électroluminescent (16), chaque élément de déviation (22) étant configuré pour dévier la lumière émise par chaque bâtonnet électroluminescent (16) associé pour augmenter une directivité d'émission lumineuse de la source de lumière (12).

Description

® RÉPUBLIQUE FRANÇAISE
INSTITUT NATIONAL DE LA PROPRIÉTÉ INDUSTRIELLE © N° de publication : 3 058 572 (à n’utiliser que pour les commandes de reproduction) (© N° d’enregistrement national : 16 60934
COURBEVOIE © Int Cl8 : H 01 L 33/58 (2017.01), H 01 L 33/52, B 60 Q 1/00
DEMANDE DE BREVET D'INVENTION A1
©) Date de dépôt : 10.11.16. (© Demandeur(s) : VALEO VISION Société par actions
(© Priorité : simplifiée — FR.
@ Inventeur(s) : ALBOU PIERRE et DE LAMBERTERIE
ANTOINE.
(43) Date de mise à la disposition du public de la
demande : 11.05.18 Bulletin 18/19.
©) Liste des documents cités dans le rapport de
recherche préliminaire : Se reporter à la fin du
présent fascicule
(© Références à d’autres documents nationaux (73) Titulaire(s) : VALEO VISION Société par actions sim-
apparentés : plifiée.
©) Demande(s) d’extension : (© Mandataire(s) : VALEO VISION Société anonyme.
MODULE D'EMISSION LUMINEUSE A BATONNETS ELECTROLUMINESCENTS AMELIORE, NOTAMMENT POUR VEHICULE AUTOMOBILE.
FR 3 058 572 - A1 (6/) Un module d'émission lumineuse, notamment pour véhiculé automobile.
Le module d'émission lumineuse (10) comprend:
- une source de lumière (12) comportant une pluralité de bâtonnets électroluminescents (16) de dimensions submillimétriques et configurés pour émettre de la lumière, et
- des moyens de déviation (20) configurés pour dévier la lumière émise par les bâtonnets électroluminescents (16), les moyens de déviation (20) comprenant une pluralité d'éléments de déviation (22) respectivement associés à au moins un bâtonnet électroluminescent (16), chaque élément de déviation (22) étant configuré pour dévier la lumière émise par chaque bâtonnet électroluminescent (16) associé pour augmenter une directivité d'émission lumineuse de la source de lumière (12).
i
Module d’émission lumineuse à bâtonnets électroluminescents amélioré, notamment pour véhicule automobile
L’invention se rapporte au domaine des dispositifs d’éclairage et/ou de signalisation, notamment pour véhicule automobile.
Ces dispositifs comprennent généralement un module d’émission lumineuse adaptée pour émettre de la lumière.
Parmi ces modules, on recense des modules dont le cœur d’émission lumineuse repose sur l’emploi de bâtonnets électroluminescents de dimensions submillimétriques. De manière connue, ces bâtonnets électroluminescents se présentent sous la forme de plots ou de fils de petites dimensions. Lors de leur fonctionnement, ils émettent alors de la lumière aussi bien par la face d’extrémité opposée au substrat à partir duquel ils s’étendent, que par leurs faces latérales.
L’une des conséquences de cette propriété est que l’obtention d’un module d’émission lumineuse tirant profit de façon optimale de cette variété de directions d’émission de chaque bâtonnet n’est pas aisée.
L’invention vise donc à améliorer la situation.
A cet effet, l’invention concerne un module d’émission lumineuse, notamment pour véhicule automobile, le module d’émission lumineuse comprenant :
- une source de lumière comportant une pluralité de bâtonnets électroluminescents de dimensions submillimétriques et configurés pour émettre de la lumière, et
- des moyens de déviation configurés pour dévier la lumière émise par les bâtonnets électroluminescents, les moyens de déviation comprenant une pluralité d’éléments de déviation respectivement associés à au moins un bâtonnet électroluminescent, chaque élément de déviation étant configuré pour dévier la lumière émise par chaque bâtonnet électroluminescent associé pour augmenter une directivité d’émission lumineuse de la source de lumière.
Selon un aspect de l’invention, les moyens de déviation sont configurés pour dévier la lumière émise par les bâtonnets électroluminescents par réfraction et/ou par diffraction.
Selon un aspect de l’invention, pour au moins une partie des moyens de déviation, chaque élément de déviation comprend une lentille optique agencée en regard d’une extrémité libre du ou de chaque bâtonnet électroluminescent associé.
Selon un aspect de l’invention, pour au moins une partie des moyens de déviation, les éléments de déviation comprennent par des motifs de diffraction, à chaque bâtonnet électroluminescent étant associée une pluralité de motifs de diffraction.
Selon un aspect de l’invention, chaque bâtonnet électroluminescent est configuré pour émettre de la lumière dans une gamme de longueurs d’onde centrée sur une longueur d’onde d’émission, les motifs de diffraction associés à un bâtonnet électroluminescent présentant une configuration définie en fonction de la longueur d’onde d’émission dudit bâtonnet électroluminescent.
Selon un aspect de l’invention, au moins une partie des motifs de diffraction est agencée en regard d’une extrémité libre des bâtonnets électroluminescents.
Selon un aspect de l’invention, la source de lumière comprend un substrat à partir duquel les bâtonnets électroluminescents s’étendent.
Selon un aspect de l’invention, au moins une partie des motifs de diffraction est agencée au contact du substrat.
Selon un aspect de l’invention, la source de lumière comprend une structure agencée sur le substrat et présentant au moins une surface inclinée par rapport au substrat, au moins une partie des motifs de diffraction étant agencée sur ladite structure.
Selon un aspect de l’invention, la source de lumière comprend une couche d’encapsulation dans laquelle au moins une partie des bâtonnets électroluminescents est noyée.
Selon un aspect de l’invention, au moins un élément de déviation est défini par une zone de la couche d’encapsulation conformée pour former ledit élément de déviation.
Selon un aspect de l’invention, au moins une partie des éléments de déviation est agencée au niveau d’une surface libre de la couche d’encapsulation.
Selon un aspect de l’invention, la couche d’encapsulation comprend une première sous-couche et une deuxième sous-couche agencée sur la première sous-couche.
Selon un aspect de l’invention, l’interface entre la première sous-couche et la deuxième sous-couche est sensiblement plane.
Selon un aspect de l’invention, pour chaque lentille optique, les moyens de déviation comprennent, pour chaque lentille optique de tout ou partie des lentilles optiques, une deuxième lentille de forme bombée formée dans la première sous-couche et agencée en regard de la lentille, chaque deuxième lentille étant configurée pour dévier la lumière émise par le ou les bâtonnets électroluminescents associés à la lentille optique par réfraction.
Selon un aspect de l’invention, au moins une partie des éléments de déviation est configurée pour dévier la lumière émise par les bâtonnets électroluminescents pour augmenter ladite directivité selon un axe.
Selon un aspect de l’invention, au moins une partie des éléments de déviation est configurée pour 5 dévier la lumière émise par les bâtonnets électroluminescents pour augmenter ladite directivité selon un plan.
Selon un aspect de l’invention, les bâtonnets électroluminescents sont monochromatiques et sont chacun configurés pour émettre de la lumière rouge, verte ou bleue.
Selon un aspect de l’invention, la source de lumière est adaptée pour émettre de la lumière de couleur 10 blanche.
L’invention concerne en outre un dispositif d’éclairage et/ou de signalisation, notamment de véhicule automobile, caractérisé en ce qu’il comporte un module d’émission lumineuse tel que défini ci-dessus.
L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple, et faite en référence aux Figures annexées sur lesquelles :
- La Figure 1 est une illustration schématique d’un dispositif d’éclairage et/ou de signalisation selon l’invention ;
- La Figure 2 est une illustration schématique d’un module d’émission lumineuse selon l’invention ;
- Les Figures 3a et 3b sont des illustrations schématiques de deux réalisations du module d’émission lumineuse de la Figure 2 ; et
- La Figure 4 est une illustration schématique d’un module d’émission lumineuse selon une variante de l’invention ; et
- Les Figures 5a et 5b sont des illustrations schématiques de deux réalisations du module d’émission lumineuse de la Figure 4.
La Figure 1 illustre un dispositif 2 selon l’invention configuré pour émettre de la lumière.
Le dispositif est avantageusement un dispositif destiné à être intégré à un véhicule automobile.
Avantageusement, le dispositif 2 est un dispositif d’éclairage et/ou de signalisation de véhicule automobile.
Il est par exemple configuré pour mettre en œuvre une ou plusieurs fonctions photométriques.
Une fonction photométrique est par exemple une fonction d’éclairage et/ou signalisation visible pour un œil humain. On remarque que ces fonctions photométriques peuvent faire l’objet d’une ou plusieurs règlementations établissant des exigences de colorimétrie, d’intensité, de répartition spatiale selon une grille dite photométrique, ou encore de plages de visibilité de la lumière émise.
Le dispositif 2 est par exemple un dispositif d’éclairage et constitue alors un projecteur - ou phare avant - de véhicule. Il est alors configuré pour mettre en œuvre une ou plusieurs fonctions photométriques par exemple choisie(s) parmi une fonction de feux de croisement dite « fonction code » (réglementations 87 et 123 UNECE), une fonction feux de position (réglementation 007 UNECE), une fonction de feux de route dite « fonction route » (réglementation 123 UNECE), une fonction antibrouillard (réglementations 019 et 038 UNECE).
Alternativement, le dispositif est un dispositif de signalisation destiné à être agencé à l’avant ou à l’arrière du véhicule.
Lorsqu’il est destiné à être agencé à l’avant, ces fonctions photométriques incluent une fonction d’indication de changement de direction (réglementation 006 UNECE), une fonction d’éclairage diurne connue sous l’acronyme anglophone DRL (réglementation 087 UNECE), pour « Daytime Running Light », une fonction de signature lumineuse avant.
Lorsqu’il est destiné à être agencé à l’arrière, ces fonctions photométriques incluent une fonction d’indication de recul (réglementation 023 UNECE), une fonction stop (réglementation 007 UNECE), une fonction antibrouillard (réglementations 019 et 038 UNECE), une fonction d’indication de changement de direction (réglementation 006 UNECE), une fonction de signature lumineuse arrière.
Alternativement, le dispositif 2 est prévu pour l’éclairage de l’habitacle d’un véhicule et est alors destiné à émettre de la lumière principalement dans l’habitacle du véhicule.
Dans ce qui suit, le dispositif 2 est décrit de manière non limitative dans une configuration dans laquelle il est destiné à émettre de la lumière à l’extérieur du véhicule.
En référence à la Figure 1, le dispositif 2 comprend un boîtier 4 et une glace de fermeture 6 coopérant l’un avec l’autre pour délimiter intérieurement une cavité 8.
Le dispositif 2 comprend en outre un module d’émission lumineuse 10 selon l’invention, ci-après module 10, agencé en tout ou partie dans la cavité 8.
Le module 10 est configuré pour émettre de la lumière. Par exemple, dans l’exemple de la Figure 1, il est agencé pour émettre de la lumière en direction de la glace de fermeture (qui est transparente pour au moins une partie de la lumière émise par le module 10).
En référence à la Figure 2, le module 10 comprend une source de lumière 12 configurée pour émettre de la lumière. La source de lumière 12 forme le cœur d’émission lumineuse du module 10 et du dispositif 2 (éventuellement conjointement à d’autres modules d’émission lumineuse).
La source de lumière 12 comprend un substrat 14 et une pluralité de bâtonnets électroluminescents 16, ci-après bâtonnets 16.
Le substrat 14 forme un support pour les bâtonnets 16. Le substrat 14 se présente sous la forme d’une plaque. Par exemple, le substrat est sensiblement plan. Le substrat est par exemple réalisé à partir de silicium ou de carbure de silicium.
Le substrat 14 comprend au moins une couche de matériau conducteur électriquement (non représentée) pour l’acheminement d’énergie électrique issue d’une source d’énergie électrique (non représentée) aux bâtonnets 16. Cette couche se présente par exemple sous forme de pistes métallisées et est par exemple configurée pour connecter tout ou partie des bâtonnets entre eux de façon à définir un ou plusieurs sous-groupes de bâtonnets 16, et pour autoriser l’alimentation sélective du ou de ces sous-groupes. A cet effet, le substrat est par exemple connecté à un module de contrôle configuré pour réaliser l’alimentation sélective des différents sous-groupes de bâtonnets à partir de l’énergie électrique fournie par la source d’énergie électrique.
Le substrat comprend une face 18 au contact de laquelle les bâtonnets 16 sont agencés et à partir de laquelle ils s’étendent. Les bâtonnets 16 sont par exemple agencés sur une zone centrale de cette face 18, qui présente alors optionnellement des bords ne portant pas de bâtonnet 16. On remarque que dans les Figures, seul un petit nombre de bâtonnets a été représenté.
Les bâtonnets 16 sont configurés pour émettre de la lumière. Par exemple, les bâtonnets 16 sont monochromatiques, et sont configurés pour émettre de la lumière avec une couleur donnée. Par exemple, ils sont chacun configurés pour émettre de la lumière de couleur verte, rouge ou bleue. Dans certaines réalisations, les couleurs d’émission respective des différents bâtonnets sont adaptées pour que la lumière globale fournie par le module 10 soit blanche, et ce lors de leur fonctionnement simultané à tous et/ou leur du fonctionnement sélectif d’une partie seulement des bâtonnets 16. L’obtention d’une lumière de couleur blanche à partir de bâtonnets émettant de la lumière rouge, verte ou bleue est par exemple obtenue par synthèse additive.
En pratique, chaque bâtonnet est configuré pour émettre de la lumière dans une plage de longueurs d’onde centrée sur une longueur d’onde donnée, qui forme une longueur d’onde d’émission privilégiée du bâtonnet.
Les bâtonnets 16 se présentent sous la forme de plots de petites dimensions présentant une ou des faces latérales et une extrémité libre opposée au substrat. Cette extrémité est par exemple formée par une face d’extrémité. Les bâtonnets sont adaptés pour émettre de la lumière par leurs faces latérales ainsi que par la face d’extrémité. On note que la face d’extrémité des bâtonnets est avantageusement orientée vers la glace de fermeture 6. Les directions verticales de la Figure 2 sont alors sensiblement horizontales relativement à l’orientation de la Figure 1. Alternativement, l’orientation de la source 12 est telle que les faces latérales des bâtonnets sont en regard de la glace de fermeture.
De façon plus générale, l’orientation de la source 12 relativement à la glace de fermeture peut être quelconque. La source peut alors être couplée à un système optique configuré pour recevoir une large portion des rayons lumineux issus de la source et mettre en forme ces rayons pour former un faisceau dirigé de manière choisie.
Les bâtonnets 16 s’étendent en saillie à partir de la face 18 du substrat 14. Les bâtonnets 16 s’étendent par exemple sensiblement parallèlement les uns aux autres. Par exemple, ils s’étendent perpendiculairement au substrat.
Chaque bâtonnet 16 présente par exemple une forme générale cylindrique s’étendant selon un axe longitudinal. Par exemple, ils présentent une section circulaire ou polygonale. Alternativement, ils présentent une section de forme quelconque.
Les bâtonnets 16 sont de dimensions submillimétriques. En d’autres termes, leurs dimensions, i.e. la plus petite de leurs dimensions, sont inférieures à un millimètre. En outre, ils présentent une hauteur supérieure ou égale à un micromètre. Par exemple, cette hauteur est comprise entre 1 et 10 pm.
Du fait de la présence de ces bâtonnets 16, la source 12 est une source de lumière à semi-conducteurs en trois dimensions, par opposition aux sources de lumière de type diode électroluminescente, qui forment des sources sensiblement planes se présentent sous la forme d’une couche mince, leur épaisseur de l’ordre de quelques nanomètres.
Les bâtonnets 16 sont par exemple réalisés à partir de nitrure de gallium (GaN), d’un alliage de nitrure d’aluminium et de nitrure de gallium (AlGaN), ou à partir d’un alliage d’aluminium, d’indium, de gallium et/ou de phosphore (AlInGaP).
Par exemple, ils sont formés sur le substrat 14 par croissance épitaxiale.
Les bâtonnets 16 comprennent un noyau, par exemple en nitrure de gallium, autour duquel sont disposés des puits quantiques formés par une superposition de couches de matériaux différents, par exemple du nitrure de gallium et du nitrure de gallium-indium. En outre, ils comprennent une coque entourant les puits quantiques, par exemple également réalisées en nitrure de gallium. Cette coque est par exemple revêtue d’une couche d’oxyde conducteur transparent (OCT) qui forme une anode du bâtonnet complémentaire à la cathode formée par le substrat 14.
Les bâtonnets 16 sont agencés sur le substrat 14 de façon à définir au moins une zone d’émission de lumière. Par exemple, au sein de cette zone, les bâtonnets sont distribués de manière régulière, par exemple selon un agencement sensiblement matriciel organisé selon deux directions. Ces directions sont par exemple orthogonales, les bâtonnets étant agencés en lignes et colonnes.
La forme de la zone d’émission est choisie. Par exemple, elle est sensiblement rectangulaire. Toutefois, d’autres formes sont envisageables. Par exemple, en variante, elle présente une forme sensiblement circulaire. Dans d’autres réalisations, la zone d’émission présente une forme générale quelconque.
Dans le contexte de l’invention, toujours en référence à la Figure 2, le module 10 comprend en outre des moyens de déviation 20. Les moyens de déviation 20 sont configurés pour dévier la lumière émise par les bâtonnets 16.
Les moyens de déviation 20 comprennent une pluralité d’éléments de déviation 22 respectivement associés à au moins un bâtonnet 16. Avantageusement, à chaque bâtonnet est associé au moins un élément de déviation 22. Chaque élément de déviation est configuré pour dévier au moins une partie de la lumière émise par le bâtonnet 16 associé pour augmenter une directivité d’émission lumineuse de la source de lumière 12.
Plus spécifiquement, comme indiqué précédemment, chaque bâtonnet est configuré pour émettre de la lumière par sa ou ses faces latérales et sa face d’extrémité. La directivité naturelle d’un bâtonnet, qui conditionne l’étalement spatial de sa lumière, est faible comparativement à d’autres composants configurés pour émettre de la lumière, telles que les diodes électroluminescentes. Les éléments de déviation 22 sont ainsi configurés pour augmenter cette directivité, et ainsi réduire l’étalement de la lumière générée par les bâtonnets.
Avantageusement, les éléments de déviation sont configurés pour augmenter la directivité du bâtonnet 16 associé selon un axe ou plan. Autrement dit, les éléments de déviation sont configurés pour réduire l’étalement de la lumière émise par le bâtonnet relativement à cet axe ou ce plan. On entend par là qu’en se plaçant sur une surface de projection orthogonale à l’axe ou au plan et située à une distance donnée, la lumière fournie par les bâtonnets présente un étalement relativement à l’intersection de cette surface et de l’axe, respectivement du plan, qui est moindre qu’en l’absence des moyens de déviation.
Par exemple, dans l’exemple de la Figure 2, chaque élément de déviation est configuré augmenter la directivité du bâtonnet associé selon un axe ou un plan sensiblement orthogonal au plan du substrat.
Comme rendu apparent ci-après, les éléments de déviation symétriques de révolution sont adaptés pour dévier la lumière selon un axe, les éléments de déviation non symétriques de révolution envisagés étant adaptés pour dévier la lumière selon un plan.
Dans le contexte de l’invention, en outre, les moyens de déviation 20 sont configurés pour dévier la lumière des bâtonnets par réfraction et/ou par diffraction.
Plusieurs modes de réalisation sont envisageables pour les moyens de déviation 20.
Dans un premier mode de réalisation illustré en Figure 2, les éléments de déviation 22 sont configurés pour dévier la lumière essentiellement par réfraction.
Les éléments de déviation 22 comprennent chacun une lentille optique agencée en regard du ou des bâtonnets auxquels l’élément de déviation 22 considéré est agencé.
En référence à la Figure 3a, dans une première réalisation de ce mode à lentilles optiques, pour au moins une partie des moyens de déviation 20, à chaque bâtonnet est associée une lentille optique, chaque lentille optique étant associée à un unique bâtonnet.
Chaque lentille présente une forme générale bombée sensiblement symétrique de révolution. L’axe de cette symétrie est avantageusement sensiblement aligné avec l’axe selon lequel le bâtonnet correspondant s’étend. La concavité de la lentille est orientée vers la face d’extrémité du bâtonnet 16 associé.
On remarque que l’axe de symétrie de la lentille correspond alors à l’axe selon lequel la lentille redresse la lumière.
En référence à la figure 3b, dans une deuxième réalisation de ce mode à lentilles optiques, pour au moins une partie des moyens de déviation 20, à chaque bâtonnet est associée à une lentille optique, une lentille optique étant associée à un ou plusieurs bâtonnets. Par exemple, dans l’exemple de la Ligure 3b, chaque lentille optique est associée à une pluralité de bâtonnets consécutifs le long d’une direction de leur agencement.
Chaque lentille s’étend selon un axe sensiblement parallèle à la face 18 du substrat 14. Chaque lentille présente une section transversalement à cet axe qui est de forme générale bombée. Par exemple, cette section est elliptique ou circulaire.
Cette section est avantageusement symétrique par rapport à un axe. Cet axe est par exemple est sensiblement parallèle à l’axe ou aux axes selon lesquels s’étendent les bâtonnets associés. La lentille présente ainsi un plan de symétrie correspondant au plan selon lequel la lentille est configurée pour dévier la lumière des bâtonnets associés.
Quelle que soit la réalisation envisagée parmi celles des Figures 3a et 3b, avantageusement, les éléments de déviation sont formés dans une couche d’encapsulation 24 que comprend la source de lumière 12 et dans laquelle les bâtonnets 16 sont noyés. Plus spécifiquement, les lentilles sont agencées au niveau de la surface libre de la couche d’encapsulation. Autrement dit, les lentilles sont à l’interface entre la couche d’encapsulation et l’environnement extérieur. Par exemple, le matériau au contact de cette surface libre est de l’air.
Cette couche d’encapsulation est notamment prévue pour protéger mécaniquement et chimiquement les bâtonnets 16. Elle s’étend par exemple depuis le substrat, et présente une épaisseur supérieure ou égale à l’encombrement verticale des bâtonnets 16 relativement au substrat (c’est-à-dire à la hauteur des bâtonnets lorsque ceux-ci sont orthogonaux au substrat 14). La couche d’encapsulation est par exemple réalisée à partir de polysiloxane.
Plusieurs configurations de la couche d’encapsulation sont prévues. Dans une configuration, la couche d’encapsulation est réalisée à partir d’un seul matériau. Autrement dit, la couche d’encapsulation présente un indice optique sensiblement constant dans toute sa matière.
Dans une autre configuration illustrée en Figure 2, la couche d’encapsulation présente une première sous-couche ZI d’indice optique ni et une deuxième sous-couche Z2 d’indice optique n2 superposée à la première sous-couche ZI. Au moins la deuxième-sous couche s’étend au-delà des bâtonnets 16. Les lentilles sont formées à l’interface entre la sous-couche Z2 et l’environnement extérieur.
Dans une première version de cette configuration, l’indice optique rp de la première couche est inférieur à l’indice optique n2. L’interface entre les deux sous-couches est alors sensiblement plane. L’indice optique ιη vaut alors par exemple sensiblement 1,4, et l’indice optique n2 vaut par exemple sensiblement 1,6.
Dans une deuxième version de cette configuration, l’indice optique ni est supérieur à l’indice optique n2. Ils valent par exemple sensiblement 1,6 et 1,4 respectivement. Avantageusement, les moyens de déviation 20 comprennent, pour chaque lentille 22, une deuxième lentille 23 agencée en regard de ladite lentille (seule une telle lentille 23 est représentée en Figure 2). La deuxième lentille 23 est agencée à l’interface entre les deux sous-couches. Elle est alors réalisée dans le matériau de la première sous-couche. La deuxième lentille 22 est alors configurée pour dévier la lumière émise par le ou les bâtonnets associés pour augmenter la directivité de cette lumière de manière analogue à la lentille 22 associée.
La deuxième lentille présente par exemple la même configuration géométrique que la lentille 22 associée. Ainsi, par exemple, chaque deuxième lentille 23 présente une forme bombée dont la concavité est tournée vers l’extrémité du ou des bâtonnets 16 correspondants. En outre, chaque lentille est également symétrique de révolution, ou bien s’étend selon un plan comme la lentille 22 associée.
Dans un deuxième mode de réalisation de Tinvention, en référence à la Figure 4, au moins une partie des moyens de déviation 20 est configurée pour dévier la lumière émise par les bâtonnets 16 essentiellement par diffraction.
A cet effet, les éléments de déviation 22 correspondants comprennent des motifs de diffraction. Les motifs de diffraction forment un réseau de diffraction. A chaque bâtonnet est associé au moins un motif de diffraction, un motif de diffraction étant associé à un ou plusieurs bâtonnets.
Plusieurs modes de réalisation du réseau de diffraction sont envisageables.
Dans une première réalisation, en référence à la Figure 4, le réseau de diffraction est configuré pour diffracter la lumière des bâtonnets en transmission.
Les motifs de diffraction 22 sont agencés en regard de la face d’extrémité des bâtonnets 16. Les motifs de diffraction comprennent une alternance de dépressions et de saillies. Ils présentent par exemple une forme générale crénelée. Optionnellement, les créneaux présentent une configuration en échelette, c’est-à-dire que les créneaux présentent une forme générale dentelée plutôt que rectangulaire.
Afin de diffracter la lumière émise par les bâtonnets, les motifs de diffraction ont une taille caractéristique devant laquelle la longueur d’onde de la lumière émise par le ou les bâtonnets associés n’est pas négligeable. Cette taille caractéristique présente par exemple le même ordre de grandeur que la longueur d’onde en question, ou un ordre de grandeur voisin. Par exemple, le rapport entre la taille caractéristique et le pas des motifs est inférieur ou égal à 15, et avantageusement à 10.
La configuration géométrique précise des motifs 22 associés à un bâtonnet donnée est déterminée en fonction de la longueur d’onde d’émission autour de laquelle les longueurs d’onde émise par le (ou les) bâtonnet correspondant sont centrées. Cette configuration inclut notamment le pas du motif et les dimensions des fentes.
Le pas du motif est par exemple compris entre 0,5 pm et 10 pm.
Dans une deuxième réalisation, toujours en référence à la Figure 4, le réseau de diffraction est configuré pour diffracter la lumière des bâtonnets en réflexion.
Les motifs de diffraction 22 sont à proximité du substrat. Ils sont par exemple au contact du substrat. Le réseau de diffraction présente avantageusement une configuration en échelette. Autrement dit, chaque motif de diffraction présente une forme générale dentelée. Les motifs sont par exemple agencés consécutivement les uns aux autres.
Comme précédemment, la configuration des motifs, en particulier l’inclinaison et/ou la hauteur de leur forme dentelée et/ou leur pas, est avantageusement déterminée en fonction de la longueur d’onde d’émission du ou des bâtonnets associés.
Dans un mode de réalisation particulier de cette deuxième réalisation, toujours en référence à la Figure 4, outre les éléments précédemment décrits, la source de lumière 12 comprend au moins une structure 26 agencée sur le substrat entre deux ou plus bâtonnets et présentant une surface inclinée par rapport au substrat. Au moins une partie des motifs de diffraction 22 est alors agencée sur la structure 26. La forme de la structure 26 est avantageusement configurée pour augmenter le flux lumineux émis par les bâtonnets qui, après réflexion par les motifs de diffraction 22, est envoyé en direction de la glace de fermeture 6.
Dans certaines réalisations, les première et deuxième réalisations peuvent être combinées. Autrement dit, comme illustré en Figure 4, les moyens de déviation comprennent des motifs 22 agencés sur le substrat 14 pour diffracter au moins une partie de la lumière des bâtonnets 16 en réflexion, et des motifs 22 configurés pour diffracter une partie de la lumière des bâtonnets 16 en transmission. Optionnellement, au moins une partie des motifs 22 au niveau du substrat est agencée sur une structure 26.
Alternativement, les moyens de déviation ne comprennent des motifs pour diffracter en transmission, ou que des motifs pour diffracter en réflexion.
Comme dans le mode de réalisation des Figures 2, 3a et 3b, plusieurs configurations géométriques des éléments de diffraction sont envisageables selon que l’on souhaite dévier la lumière selon un axe ou un plan.
En référence à la Figure 5a, qui correspond à une réalisation dans laquelle au moins une partie des éléments de déviation est configurée pour dévier la lumière des bâtonnets selon un axe, les motifs de diffraction correspondants sont avantageusement associés à un unique bâtonnet 16. Les motifs 22 en question sont agencés relativement à ce bâtonnet concentriquement relativement à l’axe selon lequel la déviation est souhaitée. Par exemple, cet axe correspond à l’axe du bâtonnet.
En référence à la Figure 5b, qui correspond à une réalisation dans laquelle au moins une partie des éléments de déviation est configurée pour dévier la lumière des bâtonnets selon un plan, les motifs de diffraction correspondants sont avantageusement associés à une pluralité de bâtonnets 16. Les motifs 22 en question s’étendent selon une direction. Cette direction correspond avantageusement à une direction de l’agencement des bâtonnets (c’est-à-dire une ligne ou une colonne de bâtonnets pour un agencement matriciel). Pour un bâtonnet donné, le plan de déviation est parallèle à la direction des motifs associés.
De nouveau en référence à la Figure 4, les motifs de diffraction 22 configurés pour diffracter la lumière en transmission peuvent être réalisés de plusieurs manières.
Dans une première réalisation, au moins une partie des motifs de diffraction 22 est formée par la géométrie de la zone de la couche d’encapsulation 24 au voisinage de sa surface libre. Autrement dit, les motifs 22 sont définis par la géométrie de la matière de la couche d’encapsulation.
Alternativement, les motifs 22 sont définis par des zones de la couche d’encapsulation présentant un indice optique différent de l’indice optique d’une zone adjacente de cette couche.
Alternativement encore, les motifs sont formés dans la matière d’une structure initialement distincte de la source de lumière, et qui est ensuite rapportée à la couche d’encapsulation pour en former une partie.
Les motifs 22 configurés pour diffracter la lumière en réflexion peuvent également être réalisés de plusieurs manières.
Dans une première réalisation, ils sont formés par des zones de la couche d’encapsulation ayant un indice optique différent de l’indice optique d’une zone adjacente de la couche d’encapsulation.
Alternativement, ils sont formés dans la matière d’une structure distincte de la couche d’encapsulation qui est rapportée au substrat préalablement à l’encapsulation des bâtonnets.
Le procédé de fonctionnement du dispositif va maintenant être décrit en référence aux Figures.
Lorsqu’ils sont alimentés en énergie électrique via le substrat 14, les bâtonnets 16 émettent de la lumière. Cette lumière est émise par les faces latérales de ceux-ci, ainsi que par leur face d’extrémité.
Le ou les éléments de déviation associés dévient alors la lumière émise par les bâtonnets selon un axe ou un plan en fonction de la configuration de ceux-ci.
Les lentilles optiques dévient la lumière essentiellement par réfraction. Ainsi, au passage par les lentilles, et plus spécifiquement par les dioptres formés par les lentilles et l’environnement extérieur ou par les deux sous-couches de la couche d’encapsulation dans les configurations correspondantes, ces rayons sont déviés par réfraction.
Les motifs de diffraction dévient la lumière essentiellement par diffraction, que ce soit en transmission pour les motifs situés en regard de la face d’extrémité du ou des bâtonnets associés, ou bien en réflexion pour les motifs 22 situés au niveau du substrat.
Un procédé de fabrication va maintenant être décrit toujours en référence aux Figures.
Le déroulement exact de ce procédé diffère en fonction de la configuration des éléments de déviation
22.
De manière générale, le procédé comprend l’obtention du substrat 14 et des bâtonnets 16 s’étendant à partir du substrat. Comme indiqué précédemment, les bâtonnets sont par exemple obtenus par croissance épitaxiale sur le substrat. Optionnellement, cette étape comprend l’agencement des structures 26 sur le substrat 14, préalablement ou postérieurement à la formation des bâtonnets.
Le procédé comprend en outre la formation de la couche d’encapsulation 24 et la formation des éléments de déviation 22.
L’ordre de ces opérations est variable.
Dans une première réalisation, on forme les éléments de déviation 22 lors de la formation de la couche d’encapsulation.
Pour ce faire, on coule sur le substrat un précurseur de la couche d’encapsulation, tel qu’un précurseur de polysiloxane. Au moyen d’au moins un moule, on conforme alors ce précurseur dans la forme choisie de façon à délimiter les éléments de déviation 22, puis on transforme le précurseur en la couche d’encapsulation de façon à figer la forme obtenue. Par exemple, pour un précurseur de polysiloxane, cette transformation comprend la polymérisation du précurseur, par exemple au moyen d’un rayonnement UV.
Dans une deuxième réalisation, on forme les éléments de déviation 22 dans une ou plusieurs pièces qu’on rapporte ensuite au substrat ou à la couche d’encapsulation. La ou les pièces sont par exemple formées par moulage ou embossage. Par exemple, tout ou partie de la deuxième sous-couche Z2 illustrée en Figure 2 est ainsi formée.
Dans une troisième réalisation, on forme les éléments de déviation postérieurement à la formation de la couche d’encapsulation. Pour ce faire, on altère localement l’indice optique de la couche d’encapsulation de façon à y définir les éléments de déviation. On procède par exemple par insolation, qui consiste à éclairer la couche d’encapsulation avec un rayonnement ayant longueur d’onde et une distribution de lumière choisies pour modifier localement l’indice de la couche d’encapsulation de façon à définir les éléments de déviation.
On remarque que les modes de réalisation ci-dessus relatifs à la configuration des moyens de déviation peuvent être combinés.
Ainsi, les moyens de déviation peuvent comprendre des éléments de déviation 22 configurés pour dévier la lumière selon un axe, et des éléments 22 configurés pour dévier la lumière selon un plan.
En outre, les moyens de déviation peuvent simultanément comprendre des éléments 22 configurés pour réfracter la lumière, et des éléments 22 configurés pour dévier la lumière par diffraction en réflexion et/ou en transmission.
Le procédé de fabrication d’un module 10 présentant une telle configuration combinée est alors adapté en conséquence. Autrement dit, les trois réalisations ci-dessus peuvent être combinées pour former les différents types d’éléments 22 successivement ou parallèlement.
Le dispositif 2 et le module 10 présentent de nombreux avantages.
En effet, en couplant à chaque bâtonnet lumineux au moins un élément de déviation et en permettant ainsi la mise en forme de la lumière émise par chaque bâtonnet séparément, le module 10 permet d’améliorer substantiellement la directivité du cœur d’émission à bâtonnets, qui présentent naturellement une faible directivité spatiale comparativement à d’autres composants élémentaires d’émission lumineuse.
En outre, le module est souple et aisément adaptable, notamment en terme de modalités selon lesquels la directivité du module 10 est augmentée, de sorte que la directivité obtenue est-elle-même aisément contrôlée, et ce à un niveau potentiellement très fin.

Claims (20)

  1. REVENDICATIONS
    1. Module d’émission lumineuse, notamment pour véhicule automobile, le module d’émission lumineuse (10) comprenant :
    - une source de lumière (12) comportant une pluralité de bâtonnets électroluminescents (16) de dimensions submillimétriques et configurés pour émettre de la lumière, et
    - des moyens de déviation (20) configurés pour dévier la lumière émise par les bâtonnets électroluminescents (16), les moyens de déviation (20) comprenant une pluralité d’éléments de déviation (22) respectivement associés à au moins un bâtonnet électroluminescent (16), chaque élément de déviation (22) étant configuré pour dévier la lumière émise par chaque bâtonnet électroluminescent (16) associé pour augmenter une directivité d’émission lumineuse de la source de lumière (12).
  2. 2. Module d’émission lumineuse selon la revendication 1, dans lequel les moyens de déviation (20) sont configurés pour dévier la lumière émise par les bâtonnets électroluminescents (16) par réfraction et/ou par diffraction.
  3. 3. Module d’émission lumineuse selon la revendication 1 ou 2, dans lequel pour au moins une partie des moyens de déviation (20), chaque élément de déviation (22) comprend une lentille optique agencée en regard d’une extrémité libre du ou de chaque bâtonnet électroluminescent (16) associé.
  4. 4. Module d’émission lumineuse selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel, pour au moins une partie des moyens de déviation (20), les éléments de déviation (22) comprennent des motifs de diffraction, à chaque bâtonnet électroluminescent (16) étant associée une pluralité de motifs de diffraction.
  5. 5. Module d’émission lumineuse selon la revendication 4, dans lequel chaque bâtonnet électroluminescent (16) est configuré pour émettre de la lumière dans une gamme de longueurs d’onde centrée sur une longueur d’onde d’émission, les motifs de diffraction associés à un bâtonnet électroluminescent (16) présentant une configuration définie en fonction de la longueur d’onde d’émission dudit bâtonnet électroluminescent.
  6. 6. Module d’émission lumineuse selon la revendication 4 ou 5, dans lequel au moins une partie des motifs de diffraction est agencée en regard d’une extrémité libre des bâtonnets électroluminescents.
  7. 7. Module d’émission lumineuse selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la source de lumière comprend un substrat (14) à partir duquel les bâtonnets électroluminescents (16) s’étendent.
  8. 8. Module d’émission selon les revendications 4 et 7, dans lequel au moins une partie des motifs de diffraction est agencée au contact du substrat (14).
  9. 9. Module d’émission lumineuse selon la revendication 7 ou 8, dans lequel la source de lumière comprend une structure (26) agencée sur le substrat et présentant au moins une surface inclinée par rapport au substrat, au moins une partie des motifs de diffraction étant agencée sur ladite structure (26).
  10. 10. Module d’émission lumineuse selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la source de lumière comprend une couche d’encapsulation (24) dans laquelle au moins une partie des bâtonnets électroluminescents est noyée.
  11. 11. Module d’émission lumineuse selon la revendication 10, dans lequel au moins un élément de déviation (22) est défini par une zone de la couche d’encapsulation conformée pour former ledit élément de déviation.
  12. 12. Module d’émission lumineuse selon la revendication 10 ou 11, dans lequel au moins une partie des éléments de déviation (22) est agencée au niveau d’une surface libre de la couche d’encapsulation.
  13. 13. Module d’émission lumineuse selon la revendication il ou 12, dans lequel la couche d’encapsulation comprend une première sous-couche (Zi) et une deuxième sous-couche (Z2) agencée sur la première sous-couche.
  14. 14. Module d’émission lumineuse selon la revendication 13, dans lequel l’interface entre la première sous-couche et la deuxième sous-couche est sensiblement plane.
  15. 15. Module d’émission lumineuse selon les revendications 3 et 13, dans lequel les moyens de déviation comprennent, pour chaque lentille optique de tout ou partie des lentilles optiques, une deuxième lentille (23) de forme bombée formée dans la première sous-couche et agencée en regard de la lentille (22), chaque deuxième lentille étant configurée pour dévier la lumière émise par le ou les bâtonnets électroluminescents associés à la lentille optique par réfraction.
  16. 16. Module d’émission lumineuse selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel au moins une partie des éléments de déviation (22) est configurée pour dévier la lumière émise par les bâtonnets électroluminescents pour augmenter ladite directivité selon un axe.
  17. 17. Module d’émission lumineuse selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel au moins une partie des éléments de déviation (22) est configurée pour dévier la lumière émise par les bâtonnets électroluminescents pour augmenter ladite directivité selon un plan.
  18. 18. Module d’émission lumineuse selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les bâtonnets électroluminescents sont monochromatiques et sont chacun configurés pour émettre de la lumière rouge, verte ou bleue.
  19. 19. Module d’émission lumineuse selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel 5 la source de lumière est adaptée pour émettre de la lumière de couleur blanche.
  20. 20. Dispositif d’éclairage et/ou de signalisation, notamment de véhicule automobile, caractérisé en ce qu’il comporte un module d’émission lumineuse (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes.
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