FR3060712B1 - Dispositif d'eclairage et projecteur comprenant un tel dispositif - Google Patents

Dispositif d'eclairage et projecteur comprenant un tel dispositif Download PDF

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Abstract

Système optique (1) pour induire un grandissement non homogène dans un champ image d'un faisceau lumineux et comprenant : un premier élément optique (20) ayant au moins une surface asphérique, un deuxième élément optique convergent (30), un troisième élément optique (40) ayant au moins une surface asphérique, ledit deuxième élément optique convergent (30) étant situé entre lesdits premier (20) et troisième (40) éléments optiques.

Description

DISPOSITIF D’ECLAIRAGE ET PROJECTEUR COMPRENANT UN TEL DISPOSITIF
DOMAINE TECHNIQUE L’invention concerne un dispositif d’éclairage et un projecteur d’éclairage automobile muni d’un tel dispositif.
ART ANTERIEUR
Dans le domaine des phares pour véhicules (voitures, camions par exemple), il est désiré d’avoir un faisceau lumineux de longue portée mais non éblouissant. Pour diminuer les risques d’éblouir un véhicule arrivant de face, une méthode consiste à éteindre certaines zones lumineuses générées par les phares quand on croise le véhicule. La même solution existe pour les véhicules suivis. Ces solutions présentent le désavantage qu’une trop grande partie de la route peut alors ne plus être éclairée.
Par ailleurs, les phares de voiture comprennent de plus en plus souvent des diodes électroluminescentes (LEDs). Le faisceau lumineux ainsi généré peut être décomposé en un ensemble d’élément d’image ou pixels où un pixel est généré par au moins une LED. Dans ce cas, il a déjà été proposé d’avoir une plus grande résolution au centre que sur les côtés (donc d’avoir des pixels de taille plus petite au centre). DE102012008833 décrit un système optique permettant d’induire une distorsion et d’élargir des faisceaux lumineux à proximité des bords. En particulier, il est possible d’obtenir un grandissement non homogène dans un champ image d’un faisceau lumineux généré par des groupes de LEDs. Ce système optique comprend une série de premiers éléments optiques où un premier élément optique est associé à un groupe de LEDs. Pour obtenir l’éclairage global désiré, c’est-à-dire un éclairage s’étalant de part et d’autre d’un axe optique du système, il faut ainsi prévoir une pluralité de groupes de LEDs et une pluralité de premiers éléments optiques.
Le système optique de DE102012008833 présente de la sorte certains inconvénients. Notamment, il est assez complexe car il multiplie le nombre de composants utilisés. Cela peut devenir vite onéreux si l’on désire induire une distorsion d’un faisceau lumineux généré par un grand nombre de groupes de LEDs (nombre supérieur à trois typiquement). En outre, chaque premier élément optique doit être positionné de manière spécifique par rapport à chaque groupe de LEDs pour obtenir le grandissement voulu. Cela rend la fabrication délicate.
EXPOSE DE L’INVENTION
Un des buts de l’invention est de fournir un système optique permettant d’induire un grandissement non homogène dans un champ image d’un faisceau lumineux et qui soit plus simple. A cet effet, l’invention propose un dispositif d’éclairage, notamment pour véhicule automobile, comprenant une pluralité de sources lumineuses configurée pour former une pluralité de faisceaux lumineux destinés à former un champ image composé d’éléments d’image, et un système optique, comprenant un premier élément optique traversé par ladite pluralité de faisceaux, ledit système optique étant configuré pour induire un grandissement croissant desdits faisceaux de façon ce que lesdits éléments d’image soit de taille croissante de part et d’autre d’un axe, en s’éloignant dudit axe.
De la sorte, comme souhaité, il est possible de réduire le nombre de pixels à éteindre pour diminuer l’éblouissement subi par un véhicule qui arrive en sens inverse. En effet, comme il est possible d’avoir un grandissement non homogène vers chacun des bords dans le champ image généré, on peut se contenter d’éteindre un petit nombre de pixels grossis, plutôt qu’un grand nombre de petits pixels, tout en gardant un grand nombre de pixels au centre du champ image, ce qui est voulu. Le contrôle des sources lumineuses pour réduire l’éblouissement est donc plus simple et on peut utiliser des sources lumineuses identiques tout en ayant ce grandissement non homogène.
En outre, par rapport au système optique connu, celui de l’invention est plus simple grâce au premier élément optique qui est unique et commun à l’ensemble des sources lumineuses. Il n’y a pas besoin de prévoir une multiplicité de premiers éléments optiques. En particulier, si l’éclairage est généré par un grand nombre de LEDs, il suffit d’augmenter la taille du premier élément optique. D’autre part, il n’est pas nécessaire de prévoir un arrangement et un positionnement latéral particuliers de premiers éléments optiques par rapport à des groupes de sources lumineuses pour obtenir un grandissement vers les côtés du champ image.
Si on désire avoir un grandissement non homogène d’un faisceau généré par un nombre assez élevé de sources lumineuses, le système de l’invention est ainsi moins cher car il n’y a pas besoin de prévoir différents premiers éléments optiques pour différents groupes de sources lumineuses. Autrement dit, le système optique de l’invention ne nécessite qu’un seul premier élément optique.
Le système optique de l’invention peut aussi être plus compact que le système connu car il n’y a pas besoin de prévoir un espacement latéral en-dehors des axes optiques des différents éléments optiques pour positionner d’autres éléments optiques, contrairement à ce qui est divulgué dans DE102012008833 où ce système comprend des premiers éléments optiques mis l’un à côté de l’autre.
Avec le système optique de l’invention, on peut laisser les différentes sources lumineuses dans un seul plan et il n’y pas besoin de les écarter latéralement pour obtenir le grandissement voulu, contrairement à ce qui est montré à la figure 11 de DE102012008833 par exemple. On peut donc obtenir un dispositif d’illumination global plus compact.
Avantageusement, le grandissement est symétrique de part et d’autre dudit axe servant de référence. Ce dernier est, par exemple, un axe optique dudit système optique.
De préférence, ledit premier élément optique comprend une première surface proximale et une première surface distale pour transmettre lesdits faisceaux lumineux de ladite première surface proximale à ladite première surface distale.
Avantageusement, au moins une de ces deux premières surfaces, voire les deux sont asphériques.
Préférentiellement, ledit système optique comprend en outre : un deuxième élément optique ayant une deuxième surface proximale et une deuxième surface distale pour transmettre ledit faisceau lumineux de ladite deuxième surface proximale à ladite deuxième surface distale, un troisième élément optique ayant une troisième surface proximale et une troisième surface distale pour transmettre ledit faisceau lumineux de ladite troisième surface proximale à ladite troisième surface distale, ledit deuxième élément optique convergent étant situé entre lesdits premier et troisième éléments optiques et ladite deuxième surface distale étant située entre ladite deuxième surface proximale et ladite troisième surface proximale.
Avantageusement, ledit deuxième élément optique est convergent.
Avantageusement, au moins une de ces deux troisièmes surfaces est asphérique.
Le deuxième élément optique est situé entre lesdits premier et troisième éléments optiques le long d’une direction de propagation possible d’un faisceau lumineux traversant le système optique de l’invention.
Dans cette configuration de l’invention, le premier élément optique permet d’induire un grandissement progressif vers les bords du champ image grâce à la forme asphérique d’au moins une des deux premières surfaces. Cette forme asphérique permet d’introduire une distorsion, terme connu d’un homme du métier. En particulier, ce premier élément optique permet d’agir sur chaque faisceau généré par une source lumineuse et d’obtenir un grandissement progressif vers les bords du champ image. Le deuxième élément optique convergent et le troisième élément optique permettent de mettre en forme le faisceau issu du premier élément optique et de corriger les aberrations. Le troisième élément optique agit comme pupille ou diaphragme du système optique de l’invention (termes connus d’un homme du métier pour désigner un élément qui peut limiter le passage de rayons lumineux).
En outre, les deuxième et troisième éléments optiques permettent de corriger des aberrations qui sont induites par le premier élément optique.
Un faisceau lumineux issu d’une source lumineuse traverse normalement les différents éléments du système optique de l’invention dans l’ordre suivant : le premier élément optique, le deuxième élément optique convergent, le troisième élément optique.
De préférence, ledit premier élément optique est une lentille. De préférence, ledit deuxième élément optique convergent est une lentille. De préférence, ledit troisième élément optique est une lentille.
De préférence, ledit premier élément optique est neutre ou divergent dans une région centrale desdites premières surfaces. Dans une région centrale signifie dans une région comprenant le centre des deux premières surfaces. De préférence, cette région centrale comprend au moins cinquante pourcents de l’aire totale de chacune des premières surfaces. Le centre d’une surface peut être défini comme un point dont les coordonnées peuvent être déterminées à l’aide d’équations intégrales. La notion de centre d’une surface est connue d’un homme du métier. De même, les notions de neutre, convergent et divergent sont connues d’un homme du métier.
De préférence, ledit premier élément optique est convergent dans une région périphérique desdites premières surfaces. Une région périphérique d’une surface est directement adjacente à la frontière de cette surface mais ne comprend pas son centre. De préférence, cette région périphérique comprend au moins trente pourcents de l’aire totale de chacune des premières surfaces.
De préférence, ledit troisième élément optique est convergent. Ce troisième élément optique peut être par exemple une lentille convexe ou une lentille biconvexe.
Chacun des premier, deuxième et troisième éléments optiques peut comprendre différents matériaux. Par exemple, ils peuvent comprendre du poly méthacrylate de méthyle.
De préférence, ledit premier élément optique est fait d’un matériau ayant un nombre d’Abbe ou constringence inférieure à 50. De préférence, ledit deuxième élément optique convergent est fait d’un matériau ayant un nombre d’Abbe ou constringence supérieure à 50 et de manière encore préférée supérieure à 55. De préférence, ledit troisième élément optique (40) est fait d’un matériau ayant un nombre d’Abbe ou constringence supérieure à 50 et de manière encore préférée supérieure à 55.
De préférence, lesdites sources lumineuses sont situées essentiellement dans un même plan. Dans ce cas, une distance minimale séparant ce plan du centre de la première surface proximale du premier élément optique est comprise entre 0.5 mm et 5 mm.
Préférentiellement, ledit dispositif comprend un support monolithique, ladite pluralité de sources lumineuses étant disposée sur ledit support, par exemple de manière à former une matrice monolithique de sources lumineuses. L’invention concerne encore un projecteur d’éclairage automobile comprenant un boîtier et un dispositif d’éclairage tel que décrit plus haut, situé à l’intérieur dudit boîtier.
DESCRIPTION SOMMAIRE DES FIGURES D’autres avantages et caractéristiques ressortiront mieux de la description qui va suivre de plusieurs variantes d'exécution, données à titre d’exemple non limitatifs, du système optique de l’invention, en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 montre de façon schématique un exemple de système optique en combinaison avec une pluralité de sources lumineuses, dans un dispositif d’éclairage selon l’invention; - la figure 2 reprend la figure 1 lorsque les sources lumineuses émettent des faisceaux lumineux ; - la figure 3 montre un modèle d’évolution de la taille d’un pixel ou élément d’image en fonction de l’éloignement de l’axe optique, que l’on peut obtenir avec le système optique de l’invention.
Les dessins des figures ne sont pas à l’échelle. Généralement, des éléments semblables sont dénotés par des références semblables dans les figures. La présence de numéros de référence aux dessins ne peut être considérée comme limitative, y compris lorsque ces numéros sont indiqués dans les revendications.
DESCRIPTION DETAILLEE DE MODES DE RÉALISATION PRÉFÉRÉS DE L’INVENTION
La figure 1 montre un exemple de dispositif d’éclairage selon l’invention. Il comprend un système optique 1 et une pluralité de sources lumineuses 5. Comme on peut le voir à la figure 1, ces sources lumineuses 5 sont de préférence situées dans un même plan 10. En utilisation, la lumière se propage de la gauche vers la droite dans le dispositif de la figure 1.
Le système optique 1 comprend un premier élément optique 20 et, ici, un deuxième élément optique convergent 30 et un troisième élément optique 40.
Le premier élément optique 20 est de préférence une lentille fortement asphérique le long de sa première surface distale 22 et le long de sa première surface proximale 21. De préférence, le premier élément optique 20 est neutre ou divergent au centre et convergent sur les bords. Le premier élément optique 20 est le responsable principal du grandissement, en particulier du grandissement progressif, réalisé par le système optique 1 de l’invention, de par la forme asphérique d’au moins une des deux premières surfaces (21, 22) qui introduit une distorsion qui peut être assez forte.
Le deuxième élément optique convergent 30 est de préférence une lentille convergente non asphérique. Ce deuxième élément optique convergent comprend un deuxième surface proximale 31 et une deuxième surface distale 32.
Le troisième élément optique 40 comprend une troisième surface proximale 41 et une troisième surface distale 42. Ce troisième élément optique 40 est de préférence une lentille asphérique convergente. Dans l’exemple illustré à la figure 1, le troisième élément optique 40 est une lentille plan convexe. Ce troisième élément optique 40 permet ae limiter le passage ae rayons lumineux et agit aonc comme une pupme ou diaphragme.
Selon ce qui a été indiqué plus haut, le premier élément optique 20 est le composant qui contribue principalement au grandissement, en particulier au grandissement progressif, désiré. Cela étant, les autres éléments du système, en particulier le deuxième élément optique 30 et/ou le troisième élément optique 40, contribuent aussi audit grandissement.
La figure 2 permet de visualiser un exemple de système optique 1 selon l’invention lorsque les sources lumineuses 5 associées sont allumées. De préférence, ces sources lumineuses 5 sont des diodes électroluminescentes ou LEDs.
La figure 3 montre un modèle d’évolution de la taille d’un pixel image en fonction du champ image que l’on peut obtenir avec le système optique 1 de l’invention, pour une taille de pixel objet constante de 0.8 mm. Ainsi, la taille d’un pixel image peut être plus que doublée en passant du centre (0°) à une position angulaire de 25°.
Avantageusement, le grandissement est nul jusqu’à un certain éloignement de l’axe optique, par exemple de l’ordre de 5° à 15°, par exemple d’environ 10° de sorte que la tailles des pixels est inchangée jusqu’à cette limite. II croit ensuite, par exemple progressivement, avantageusement linéairement, à partir de cette limite, de sorte que la taille des pixels augmente corrélativement. L’invention concerne encore un projecteur d’éclairage automobile comprenant un boîtier et un dispositif d’éclairage tel que décrit plus haut, situé à l’intérieur dudit boîtier.
Ledit projecteur comprend encore, par exemple, une glace de fermeture destinée à être traversée par les faisceaux lumineux sortant du système optique, une électronique de contrôle dudit dispositif d’éclairage et/ou un système de dissipation de la chaleur produite par lesdites sources lumineuses et/ou ladite électronique de contrôle.
La présente invention a eie aecrue en relation avec aes moaes ae réalisations spécifiques, qui ont une valeur purement illustrative et ne doivent pas être considérés comme limitatifs. D’une manière générale, la présente invention n’est pas limitée aux exemples illustrés et/ou décrits ci-dessus. L’usage des verbes « comprendre », « inclure », « comporter », ou toute autre variante, ainsi que leurs conjugaisons, ne peut en aucune façon exclure la présence d’éléments autres que ceux mentionnés. L’usage de l’article indéfini « un », « une », ou de l’article défini « le », « la » ou « Γ », pour introduire un élément n’exclut pas la présence d’une pluralité de ces éléments. Les numéros de référence dans les revendications ne limitent pas leur portée.

Claims (3)

  1. REVENDICATIONS
    1. Projecteur d’éclairage automobile comprenant un boîtier et un dispositif d’éclairage, situé à l’intérieur dudit boîtier, le dispositif d’éclairage comprenant une pluralité de sources lumineuses (5) configurée pour former une pluralité de faisceaux lumineux destinés à former un champ image composé d’éléments d’image, et un système optique (1), comprenant un premier élément optique (20) traversé par ladite pluralité de faisceaux, ledit système optique étant configuré pour induire un grandissement croissant desdits faisceaux de façon ce que lesdits éléments d’image soit de taille croissante de part et d’autre d’un axe, en s’éloignant dudit axe. 2. Projecteur selon la revendication 1 dans lequel ledit premier élément optique comprend une première surface proximale (21) et une première surface distale (22) pour transmettre lesdits faisceaux lumineux de ladite première surface proximale (21) à ladite première surface distale (22), au moins une de ces deux premières surfaces (21,22) étant asphérique. 3. Projecteur selon la revendication précédente dans lequel les deux premières surfaces (21,22) dudit premier élément optique (20) sont asphériques. 4. Projecteur selon l’une quelconque des revendications 2 ou 3 dans lequel ledit premier élément optique (20) est neutre ou divergent dans une région centrale desdites premières surfaces (21,22). 5. Projecteur selon l’une quelconque des revendications 2 à 4 dans lequel ledit premier élément optique (20) est convergent dans une région périphérique desdites premières surfaces (21,22). 6. Projecteur selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que ledit premier élément optique (20) est fait d’un matériau ayant un nombre d’Abbe ou constringence inférieure à 50. Ί. Projecteur seloF l’une quelconque des revendications 1 à 6 dans lequei ledit système optique (1) comprend en Outre : - un deuxième élément optique convergent (30) ayant une deuxième surface proximale (31) et une deuxième surface distale (32) pour transmettre ledit faisceau lumineux de ladite deuxième surface proximale (31) à ladite deuxième surface distale (32), - un troisième élément optique (40) ayant une troisième surface proximale (41) et une troisième surface distale (42) pour transmettre ledit faisceau lumineux de ladite troisième surface proximale (41) à ladite troisième surface distale (42), au moins une de ces deux troisièmes surfaces (41, 42) étant asphérique, ledit deuxième élément optique convergent (30) étant situé entre lesdits premier (20) et troisième (40) éléments optiques et où ladite deuxième surface distale (32) est située entre ladite deuxième surface proximale (31) et ladite troisième surface proximale (41).
  2. 8. Projecteur selon la revendication précédente dans lequel ledit troisième élément optique (40) est convergent. 9. Projecteur selon la revendication précédente dans lequel ledit troisième élément optique (40) est une lentille plan convexe. 10. Projecteur selon l’une quelconque des revendications 7 à 9 dans lequel ledit deuxième élément optique convergent (30) est fait d’un matériau ayant nombre d’Abbe ou constringence supérieure à 50, de préférence supérieure à 55. 11. Projecteur selon l’une quelconque des revendications 7 à 10 dans lequel ledit troisième élément optique (40) est fait d’un matériau ayant un nombre d’Abbe ou constringence supérieure à 50, de préférence supérieure à 55. 12. Projecteur selon la revendication précédente dans lequel lesdites sources lumineuses (5) sont situées essentiellement dans un même plan. 12 .
  3. 13. Projeteur selon la revendication précédente dans lequel' une distance minimale séparant ledit plan et ledit premier élément optique (20) est comprise entre 0.5 mm et 5 mm. 14. Projecteur selon l’une quelconque des revendications précédentes comprenant un support monolithique, ladite pluralité de sources lumineuses étant disposée sur ledit support.
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