FR3061540A1 - Module lumineux pour vehicule automobile comprenant une lentille avec un revetement antireflet - Google Patents
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Abstract
L'invention se rapporte à un module lumineux (1) pour véhicule automobile comprenant au moins une source lumineuse (2), et au moins une lentille optique (6) comportant un revêtement antireflet (7). L'invention concerne également un dispositif lumineux pour véhicule automobile comportant au moins un tel module lumineux (1).
Description
Mandataire(s) :
VALEO VISION Société anonyme.
® MODULE LUMINEUX POUR VEHICULE AUTOMOBILE COMPRENANT UNE LENTILLE AVEC UN REVETEMENT ANTIREFLET.
y/) L'invention se rapporte à un module lumineux (1 ) pour véhiculé automobile comprenant au moins une source lumineuse (2), et au moins une lentille optique (6) comportant un revêtement antireflet (7).
L'invention concerne également un dispositif lumineux pour véhicule automobile comportant au moins un tel module lumineux (1).
'1 1
FR 3 061 540 - A1
Module lumineux pour véhicule automobile comprenant une lentille avec un revêtement antireflet
La présente invention est relative à un module lumineux pour véhicule automobile comprenant au moins une source lumineuse et au moins une lentille.
L'invention se rapporte plus particulièrement à un module lumineux pour véhicule automobile comprenant au moins une source lumineuse apte à générer un faisceau lumineux, et au moins une lentille optique destinée à être traversée par ledit faisceau lumineux afin de le concentrer, et optionnellement un réflecteur composé d’une pièce plastique métallisée. Un tel module lumineux peut être utilisé pour l’éclairage et/ou la signalisation tant pour l’extérieur que pour l’habitable de l’automobile. L’invention se rapporte également au dispositif lumineux pour véhicule automobile comprenant au moins un tel module lumineux.
Les lentilles sont des éléments importants dans un dispositif d'éclairage et/ou de signalisation de véhicule automobile.
Les dispositifs d’éclairage classiques comprennent généralement une source lumineuse apte à générer un faisceau lumineux, un réflecteur, une lentille optique traversée par le flux lumineux réfléchi et concentré par le réflecteur et une vitre de protection.
D’autre part, les dispositifs d’éclairage automobile récents à diode électroluminescente (ou LED d’après l’expression anglophone « Light-Emitting Diode ») sont en général composés d’une source lumineuse LED émettant dans une gamme spectrale bien définie, d’un réflecteur (notamment elliptique), d’une lentille optique et d’une vitre de protection comme décrit par exemple dans la demande de brevet FR-2 982 006 A1.
Le réflecteur a pour fonction de réfléchir et concentrer la lumière émise par une ou des sources lumineuses. Les pièces constituant les réflecteurs nécessitent donc de présenter certaines propriétés, en particulier en surface, que ce soit pour des raisons esthétiques et/ou pour des raisons techniques, en particulier un aspect de surface permettant de ne pas perturber la réflexion de la lumière émise par la source lumineuse ni sa transmission au travers de la lentille optique.
La lentille a pour fonction de réfracter le faisceau lumineux provenant du réflecteur en un faisceau d'éclairage. Elle doit présenter de bonnes propriétés de transmission de la lumière. En effet, les deux faces de la lentille, c’est-à-dire la face d’entrée du faisceau lumineux provenant du réflecteur, et la face de sortie du faisceau lumineux opposée à la face d’entrée, sont impactées par des angles différents : la face d’entrée voit un faisceau incident avec une gamme angulaire relativement large, entre 0 et 70° alors que la face de sortie, conçue pour façonner ce faisceau lumineux, voit un faisceau sortant avec une gamme angulaire comprise entre 2 et 22°.
Il a déjà été proposé, notamment dans la demande de brevet EP 2 620 692, un projecteur pour véhicule automobile comprenant une source lumineuse et une lentille optique destinée à concentrer le faisceau lumineux provenant de la source lumineuse, dans lequel soit la face d’entrée de la lentille, soit la face de sortie de lentille comprend un revêtement antireflet. Ce document ne donne cependant aucune précision quant à la constitution de ce revêtement antireflet, ni sur son épaisseur. Ainsi, selon l’enseignement de ce document, le revêtement antireflet n’est pas optimisé pour améliorer la transmission de la lentille, en particulier, il n’est pas adapté aux particularités des faces d’entrée et de sortie de la lentille optique.
Il est donc important de pouvoir disposer de lentilles optiques aptes à être utilisées dans des modules lumineux intégrables dans tout type de dispositif lumineux pour véhicule automobile présentant des propriétés de transmission améliorées.
Il existe donc un besoin pour un module lumineux pour automobile, en particulier pouvant être intégré dans tout type de dispositif lumineux pour automobile, et en particulier dans un projecteur avant à LED, ayant un rendement optique optimisé, notamment grâce à la présence d’une lentille optique ayant une transmission améliorée.
Ce besoin est satisfait par l’invention qui va être décrite ci-après et qui a pour objet un module lumineux pour véhicule automobile comprenant :
- au moins une source lumineuse, apte à émettre des rayons lumineux, et
- au moins une lentille optique comportant une face d’entrée du faisceau lumineux provenant du réflecteur et une face de sortie du faisceau lum ineux, ledit module étant caractérisé en ce que ladite lentille optique comprend sur sa face d’entrée et/ou sa face de sortie, un revêtement antireflet comportant au moins une bicouche interférentielle comprenant :
- une première couche d’au moins un matériau ayant un premier indice (Hl) de réfraction, ladite première couche étant déposée au moins sur une partie de la surface de la face d’entrée et/ou au moins sur une partie de la surface de la face de sortie de ladite lentille optique, et
- une deuxième couche d’au moins un matériau ayant un deuxième indice (Bl) de réfraction, ledit premier indice (Hl) de réfraction étant supérieur audit deuxième indice (Bl) de réfraction, et ladite deuxième couche étant déposée directement sur ladite première couche.
Dans la présente invention, le premier indice (Hl) de réfraction est dit « haut indice >>, et le deuxième indice (Bl) de réfraction est dit « bas indice >>.
Selon l’invention, l’expression « déposé sur >> relative à la première couche du revêtement antireflet signifie qu’il peut y avoir une ou plusieurs couches additionnelles entre la surface de la face d’entrée et/la face de sortie de la lentille optique et ladite première couche de matériau ayant un haut indice de réfraction. Cependant, selon une forme de réalisation préférée de l’invention, ladite première couche est déposée directement sur au moins une partie de la surface de la face d’entrée et/ou au moins une partie de la face de sortie de la lentille optique, c’est-à-dire sans qu’aucune couche additionnelle ne soit intercalée entre ladite surface et ladite première couche du revêtement antireflet.
Grâce au module conforme à la présente invention, il est désormais possible d’améliorer les coefficients de transmission de la lentille optique, ainsi que le rendement optique global du module lumineux, et ce notamment quel que soit la forme (e.g. face d’entrée et/ou de sortie plane, concave ou convexe) et l’épaisseur de la lentille optique utilisée.
Le module lumineux de l’invention peut comprendre en outre :
- au moins un réflecteur comportant une pièce plastique métallisée comprenant au moins une surface en un matériau plastique et au moins une couche d’un revêtement de surface, ledit revêtement de surface étant agencé pour réfléchir lesdits rayons lumineux de manière à former un faisceau lumineux, et/ou
- au moins une autre lentille optique, disposée entre la source lumineuse et la lentille optique de l’invention.
Lorsque le module lumineux comprend ladite autre lentille optique, la lentille optique de l’invention est dite « première lentille >>, et ladite autre lentille est dite « deuxième lentille >>.
La deuxième lentille peut être identique à la première lentille ou différente de la première lentille.
La deuxième lentille peut être de préférence positionnée entre la source lumineuse et la première lentille.
Le module lumineux conforme à l’invention peut être utilisé pour l’éclairage et/ou la signalisation, aussi bien à l’extérieur du véhicule, par exemple dans des projecteurs avant ou des feux de signalisation, ainsi qu’à l’intérieur de l’habitable automobile.
Un module lumineux conforme à l’invention peut notamment être représenté par le schéma de la figure 1 annexée qui illustre un module lumineux 1 comprenant une source lumineuse 2 émettant des rayons lumineux 3 et au moins un réflecteur 4 réfléchissant lesdits rayons lumineux 3 de manière à former un faisceau lumineux 5 dirigé vers une lentille optique 6 comportant une face d’entrée 6’ et une face de sortie 6”, un revêtement antireflet 7 étant appliqué sur au moins une partie de la surface de la face d’entrée 6’ de la lentille optique 6, ladite lentille 6 étant apte à concentrer le faisceau lumineux 5 provenant du réflecteur 4 sous la forme d’un flux lumineux transmis 8, ledit revêtement antireflet 7 comportant au moins une bicouche interférentielle comprenant une première couche 7’ d’au moins un matériau ayant un haut indice (Hl) de réfraction, ladite première couche 7’ étant déposée sur ladite surface de la face d’entrée 6’ de la lentille optique 6, et une deuxième couche 7” d’au moins un matériau ayant un bas indice (Bl) de réfraction, ladite deuxième couche 7” étant déposée directement sur ladite première couche 7’.
La source lumineuse 2 comprend de préférence au moins un élément émetteur à semi-conducteur. Il peut en particulier s’agir d’une diode électroluminescente, d’une diode laser, mais également d’une source lumineuse à semi-conducteur comprenant une pluralité d’unités électroluminescentes de dimensions submillimétriques. Ces unités peuvent en particulier présenter une forme de bâtonnets.
Les indices de réfraction auxquels il est fait référence dans la présente description ont été mesurés à l’aide d’un ellipsomètre à une longueur d’onde de 550 nm et à une température de 25°C selon la méthode décrite par R.M.A.
Azzam et N.M. Bashara, Ellipsometry and Polarized Light, North Holland Publishing Company 1977.
Selon l’invention, un matériau à haut indice de réfraction signifie un matériau dont l’indice de réfraction est supérieur ou égal à 1,7, de préférence, supérieur ou égal à 1,8, et encore plus préférentiellement supérieur ou égal à 2.
Le matériau à haut indice de réfraction peut notamment être choisi parmi ZrO2, TiO2, Ta2O5, Na2O5, SnO2, ZnO, ZnS, HfO2, Pr2O3, PrTiO3, La2O3, Dy2O5, ln2O3, Nb2O5, Yb2O3, Si3N4 AIN, et leurs mélanges. Parmi de tels matériaux, TiO2, Nb2O5, ZrO2, ln2O3, SnO2, ZnO, Ta2O5, ZnS, HfO2, Yb2O3, Si3N4, AIN sont préférés, TiO2 et ZrO2 étant particulièrement préférés.
Egalement selon l’invention, un matériau à bas indice de réfraction signifie un matériau dont l’indice de réfraction est inférieur ou égal à 1,6, de préférence inférieur ou égal à 1,55, et encore plus préférentiellement, inférieur ou égal à 1,45.
Le matériau à bas indice de réfraction peut notamment être choisi parmi SiO2, MgF2, LiF, CaF2, NaF, ZrF4, AIF3, Na5AI3F14, Na3AIF6, et leurs mélanges. Parmi de tels matériaux, SiO2, MgF2, LiF, CaF2, NaF sont préférés, SiO2 étant tout particulièrement préféré.
L’épaisseur de chacune des couches constituant la bicouche interfèrentielle 7 peut varier indépendamment de 10 à 500 nm environ, et de préférence de 50 à 250 nm environ.
Selon une première variante particulière et préférée de l’invention, une bicouche interférentielle 7 comprend :
- une couche d’un matériau de haut indice de réfraction 7’ composé de ZrO2 ou de TiO2. Dans ce cas, ladite couche 7’ présente alors de préférence une épaisseur variant de 10 à 200 nm environ, plus préférentiellement de 50 à 150 nm environ, et encore plus préférentiellement de 80 à 120 nm ; une épaisseur tout particulièrement préférée étant 80 nm environ pour ZrO2 et 120 nm environ pour TiO2 ;
- une couche d’un matériau de bas indice de réfraction 7” composé de SiO2. Dans ce cas, ladite couche 7” présente alors une épaisseur variant de 10 à 200 nm environ, plus préférentiellement de 50 à 150 nm environ, et encore plus préférentiellement de 80 à 120 nm ; une épaisseur tout particulièrement préférée étant 120 nm environ lorsque la couche de haut indice de réfraction est une couche de ZrO2.
Selon une forme de réalisation préférée de l’invention, le revêtement antireflet comprend de 1 à 4 bicouches interférentielles 7, ou en d’autres termes le revêtement antireflet comprend au total de 2 à 8 couches.
Selon un autre mode de réalisation, un module lumineux conforme à l’invention peut être représenté par le schéma de la figure 2 annexée qui illustre un module lumineux 1 comprenant une source lumineuse 2 émettant des rayons lumineux 3 dirigés vers une lentille optique 6 comportant une face d’entrée 6’ et une face de sortie 6”, un revêtement antireflet 7 étant appliqué sur au moins une partie de la surface de la face d’entrée 6’ de la lentille optique 6, ladite lentille 6 étant apte à concentrer le faisceau lumineux 5 provenant de la source lumineuse 2 sous la forme d’un flux lumineux transmis 8. La lentille 6 est identique à celle de la figure 1, et à ce titre comprend ledit revêtement antireflet 7 selon l’invention. Ce mode de réalisation ne comprend pas de réflecteur.
Selon un autre mode de réalisation, un module lumineux conforme à l’invention peut être représenté par le schéma de la figure 3 annexée qui illustre un module lumineux 1 comprenant une source lumineuse 2, une première lentille 61 et une deuxième lentille 62, la deuxième lentille 62 étant positionnée entre la source de lumière 2 et la première lentille 61. Les première et deuxième lentilles sont respectivement identiques à la lentille 6 de la figure 2, et à ce titre comprennent toutes les deux ledit revêtement antireflet 7 selon l’invention. La source lumineuse 2 émet des rayons lumineux 3 dirigés vers la deuxième lentille optique 62 comportant une face d’entrée 6’ et une face de sortie 6”, ladite lentille 62 étant apte à concentrer les rayons lumineux 3 provenant de la source lumineuse 2 sous la forme d’un faisceau lumineux 5 en direction de la première lentille 61. La première lentille 61 est quant à elle apte à concentrer le faisceau lumineux 5 provenant de la deuxième lentille 62 sous la forme d’un flux lumineux transmis 8. Ce mode de réalisation ne comprend pas de réflecteur.
Selon un autre mode de réalisation non représenté sur les figures, la lentille optique peut comprendre sur au moins une partie de la surface de la face de sortie 6” le revêtement antireflet selon l’invention, ledit revêtement antireflet comprenant au moins ledit bicouche interférentielle comprenant une couche d’au moins un matériau ayant un haut indice (Hl) de réfraction et au moins une couche d’au moins un matériau ayant un bas indice (Bl) de réfraction, lesdits matériaux de haut indice de réfraction et de bas indice de réfraction.
Plus particulièrement, lorsque la lentille comprend sur au moins une partie de la surface de la face de sortie le revêtement antireflet de l’invention, le revêtement antireflet comporte au moins ledit bicouche interférentielle comprenant :
- une première couche d’au moins un matériau ayant un haut indice (Hl) de réfraction, ladite première couche étant déposée au moins sur une partie de la surface de la face de sortie de ladite lentille optique, et
- une deuxième couche d’au moins un matériau ayant un bas indice (Bl) de réfraction, ladite deuxième couche étant déposée directement sur ladite première couche.
Afin d’améliorer encore les propriétés de transmission de la lentille du module lumineux de l’invention, la lentille optique peut comprendre sur sa face d’entrée et sa face de sortie un revêtement antireflet conforme à la présente invention.
Chacune des couches constituant le revêtement antireflet peut être appliquée sur la ou les surfaces de la lentille optique 6 par des techniques usuelles et bien connues dans l’état de la technique et telles que par exemple l’évaporation par faisceau d’électrons sous basse pression ou bien encore par pulvérisation sous air ou sous oxygène.
La lentille optique 6 peut être en tout polymère transparent.
Selon l’invention, on entend par polymère transparent, un polymère généralement amorphe et ne comportant aucun additif tel que des charges et/ou des colorants sont la présence serait susceptible d’affecter sa transparence.
Selon le polymère transparent est de préférence choisi parmi les polymères dont l’indice de réfraction est d’au moins 1, de préférence d’au moins 1,2, et encore plus préférentiellement d’au moins 1,4.
Selon une forme de réalisation préférée de l’invention, le polymère transparent est choisi parmi les polycarbonates (PC), les polyméthacrylates de méthyle (PMMA), les polystyrènes, les silicones, et un de leurs mélanges. De préférence, le polymère transparent est un polycarbonate ou un polyméthacrylate de méthyle.
La nature du matériau plastique du réflecteur 4 présent dans le module lumineux 1 de l’invention n’est pas critique, celui-ci pouvant être choisi parmi tout type de matériau à base de polymères thermoplastiques ou thermodurcissables et parmi lesquels on peut notamment citer les polycarbonates (PC), les polycarbonates haute température (PC-HT), les polyamides (PA), les copolymères acrylonitrile-butadiène-styrène (ABS), les copolymères d’acrylonitrile-butadiène-styrène et de polycarbonates (ABC/PC), les polytéréphtalates de butylène (PST), les polytéréphtalates d'éthylène (PET), les polypropylènes (PP), les polyesters insaturés (UP), les polyépoxydes (EP), les polyméthacrylates de méthyle (PMMA), les polysulfones (PSU), les polyéthersulfones (PES) et les polysulfures de phénylène (PPS).
De préférence, le(s) polymère(s) du matériau plastique du réflecteur 4 sont choisis parmi le groupe constitué par les polycarbonates (PC), les polycarbonates haute température (PC-HT), les polyamides (PA), les copolymères acrylonitrile-butadiène-styrène (ABS), les copolymères d’acrylonitrile-butadiène-styrène et de polycarbonates (ABC/PC) et les polytéréphtalates de butylène (PST).
La pièce plastique du réflecteur 4 du module lumineux 1 conforme à l’invention comporte de préférence une partie principale à revêtir de forme elliptique ou parabolique.
La couche de revêtement de surface du réflecteur 4 (ou couche réflectrice) apte à réfléchir les rayons lumineux 3 provenant de la source lumineuse 2 est de préférence un revêtement d’au moins un métal choisi parmi l’aluminium, l’argent, les alliages d’aluminium et d’argent, le chrome, les alliages de nickel et de chrome et les alliages de fer et de carbone comprenant éventuellement du chrome et/ou du nickel (aciers, notamment aciers inoxydables).
Selon une forme de réalisation préférée de l’invention, la couche réflectrice est un revêtement d’aluminium, d’argent ou d’un alliage d’aluminium et d’argent.
La couche réflectrice présente de préférence une épaisseur allant de 50 à 500 nm environ, et encore plus préférentiellement de 40 à 150 nm environ. Une épaisseur tout particulièrement préférée est de 80 à 120 nm.
Le dépôt de la couche réflectrice peut être réalisé par pulvérisation cathodique sous vide (ou « sputtering » selon l’expression anglophone correspondante) ou bien par évaporation sous vide du métal avec lequel on souhaite revêtir la surface du matériau plastique. En particulier, lorsque le métal est l’aluminium, le dépôt est de préférence réalisé par pulvérisation cathodique sous vide d’aluminium en utilisant l’argon comme gaz porteur ou par évaporation sous vide de l’aluminium.
L’adhérence de la couche réflectrice à la surface du matériau plastique peut en outre être améliorée en soumettant la surface du matériau plastique à revêtir à un traitement d’étuvage ou de décapage plasma.
L’adhérence de la couche réflectrice à la surface du matériau plastique peut également être améliorée en appliquant sur celui-ci une sous-couche d’adhérence à base d’un polymère de type polysiloxane (SiOC) ou d’un métal choisi parmi le nickel, le chrome et les alliages de nickel et de chrome avant d’appliquer la couche réflectrice. Dans ce cas, l’épaisseur de la sous-couche d’adhérence peut varier de 50 à 150 nm environ.
Ainsi, selon une forme de réalisation particulière de l’invention, le réflecteur comprend en outre, entre le revêtement de surface et le matériau plastique, au moins une sous-couche d’un revêtement polymère à base de polysiloxane.
L’application de la sous-couche à base de polysiloxane peut être réalisée par polymérisation d’un monomère organosiliconé par dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma (ou PECVD, pour Plasma-Enhanced Chemical Vapor Déposition en anglais), ledit monomère étant choisi parmi l’hexaméthyldisiloxane (HMDSO), le tetraméthyldisiloxane (TMDSO), le tetraéthoxysilane (TEOS) et le tetraméthylsilane (TMS). Parmi ces monomères, on préfère utiliser le HMDSO ou le TMDSO. Le plasma utilisé est de préférence un plasma d’argon, d’air ou d’oxygène.
La couche réflectrice à la surface du matériau plastique peut en outre être recouverte au moins en partie ou totalement par une couche de protection, qui peut être de la même nature chimique que celle de la souscouche d’adhérence décrite ci-dessus. De préférence, ladite couche de protection peut être à base d’un polymère de type polysiloxane (SiOC). L’épaisseur de la couche de protection peut varier de 50 à 150 nm environ.
Dans un mode de réalisation particulièrement préféré, la pièce plastique du réflecteur, lorsqu’elle est notamment un revêtement d’aluminium, est recouverte par la couche réflectrice, sans sous-couche d’adhérence, la couche réflectrice étant elle-même recouverte par la couche de protection à base de polysiloxane.
Selon une forme de réalisation particulière et préférée de l’invention et de façon à améliorer encore le rendement optique du module lumineux, en particulier la réflectivité du revêtement de surface du réflecteur 4, ledit revêtement de surface du réflecteur 4 comprend en outre un revêtement antireflet comportant au moins une bicouche interfèrentielle comprenant :
- une première couche d’au moins un matériau ayant un bas indice (Bl) de réfraction, ladite première couche étant déposée sur ladite couche réflectrice, et
- une deuxième couche d’au moins un matériau ayant un haut indice (Hl) de réfraction, ladite deuxième couche étant déposée directement sur ladite première couche.
Dans ce cas, les matériaux ayant un bas indice de réfraction et les matériaux ayant un haut indice de réfraction peuvent être choisis parmi les mêmes matériaux que ceux utilisés pour réaliser le revêtement antireflet présent sur au moins une partie de la surface de la face d’entrée 6’ de la lentille optique 6.
L’épaisseur de chacune des couches constituant la bicouche interférentielle du revêtement antireflet du réflecteur 4 peut varier indépendamment de 20 à 500 nm environ, et de préférence de 50 à 250 nm environ.
Selon une forme de réalisation particulière et préférée de l’invention, le revêtement antireflet du réflecteur 4 comprend :
| - une couche d’un | matériau | de | bas | indice | de réfraction | composé | de | ||
| SiO2; et | |||||||||
| - une | couche | d’un | matériau | de | haut | indice | de réfraction | composé | de |
| ZrO2. | |||||||||
| Dans | ce cas | particulier, la | couche | d’un matériau de bas indice | de |
réfraction présente alors de préférence une épaisseur variant de 85 à 95 nm environ, et encore plus préférentiellement de 90 nm environ ; et la couche d’un matériau de haut indice de réfraction présente alors une épaisseur variant de 55 à 65 nm environ, et encore plus préférentiellement de 60 nm environ.
Selon une forme de réalisation préférée de l’invention, le revêtement antireflet du réflecteur 4 comprend de 2 à 20 bicouches interférentielles, et encore plus préférentiellement de 2 à 4 bicouches interférentielles de façon à limiter les coûts de production.
Selon une forme de réalisation préférée de l’invention, la couche la plus externe du revêtement antireflet du réflecteur 4, c'est-à-dire la couche la plus éloignée de la couche réflectrice, est une couche d’un matériau à haut indice de réfraction.
Chacune des couches constituant le revêtement antireflet du réflecteur 4 peut être appliquée sur la couche réflectrice par les techniques usuelles que celles indiquées précédemment pour appliquer le revêtement antireflet 7 de la lentille optique 6.
De manière tout à fait préférée, le module lumineux 1 conforme à l’invention comprend notamment :
- une lentille optique 6 comportant i) un revêtement antireflet tel que défini précédemment sur au moins une partie de la surface de sa face d’entrée, ledit revêtement comportant au moins une bicouche interférentielle 7, préférentiellement au moins 2 bicouches interférentielles, et ii) un second revêtement antireflet tel que défini précédemment sur au moins une partie de la surface de sa face de sortie, ledit second revêtement comportant au moins une bicouche interférentielle, préférentiellement au moins 2 bicouches interférentielles,
- un réflecteur 4 comportant un revêtement antireflet tel que défini précédemment.
Une valeur de réflectivité maximale peut ainsi être obtenue dans la gamme spectrale d’émission d’une LED donnée. En particulier, cette configuration particulière permet d’atteindre une réflectivité sur pièce réflectrice pour projecteur avant automobile supérieure à 92 % dans la gamme d’émission de la LED (i.e. pour un réflecteur comprenant une couche de revêtement de surface en aluminium, et un revêtement antireflet conforme à l’invention), alors qu’un projecteur avant en tout point identique mais ne comportant pas de telles couches de revêtement antireflet a une réflectivité ne dépassant pas 88 % dans la même gamme d’émission (i.e. pour un réflecteur comprenant une couche de revêtement de surface en aluminium, sans revêtement antireflet conforme à l’invention).
Enfin, l’invention a également pour deuxième objet un dispositif lumineux pour véhicule automobile, comprenant un boîtier et une glace de fermeture dudit boîtier, définissant un volume dans lequel au moins un module lumineux est logé, caractérisé en ce que ledit module lumineux est un module lumineux 1 conforme au premier objet de l’invention et tel que décrit précédemment.
Un tel dispositif peut en particulier être un dispositif d’éclairage et/ou de signalisation tant pour l’extérieur que pour l’intérieur du véhicule.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront décrits dans les exemples qui suivent.
EXEMPLE 1 : Préparation d’un module lumineux selon un mode particulier de l’invention
Un module lumineux utilisé dans un projecteur de marque Valeo pour véhicule automobile de type Jaguar XJ, a été préparé avec :
- une source lumineuse comprenant deux diodes électroluminescentes (Nichia P-Voyager 3 Chips, LED blanche);
- un réflecteur comportant une pièce plastique métallisée comprenant :
une surface en un matériau plastique du type polycarbonate (PC), commercialisé par la société Covestro, sous la référence Makrolon 2405,
- une couche d’un revêtement de surface en aluminium de 80 nm d’épaisseur, déposée sur la surface dudit matériau plastique, et
- une couche de protection constituée d’un revêtement polymère à base de polysiloxane de 60 nm d’épaisseur, déposée sur la surface de ladite couche en aluminium ;
- une lentille optique réalisée en polycarbonate (PC), commercialisé par la société Covestro, sous la référence Makrolon 2245, comportant :
- une face plane ou face d’entrée du faisceau lumineux provenant du réflecteur, et
- une face convexe ou face de sortie du faisceau lumineux.
Le tableau 1 ci-dessous détails les revêtements antireflets utilisés sur au moins un des deux faces de la lentille optique.
| Revêtement antireflet sur la lentille | L1 | L2 |
| optique | |||
| Face d’entrée de la lentille | Première couche (Hl) de 121 nm d’épaisseur | ZrO2 avec un indice de réfraction de 2,04 | ZrO2 avec un indice de réfraction de 2,04 |
| Deuxième couche (Bl) de 103 nm d’épaisseur | SiO2 avec un indice de réfraction de 1,46 | SiO2 avec un indice de réfraction de 1,46 | |
| Face de sortie de la lentille | Première couche (Hl) de 14 nm d’épaisseur | / | ZrO2 avec un indice de réfraction de 2,04 |
| Deuxième couche (Bl) de 95 nm d’épaisseur | / | SiO2 avec un indice de réfraction de 1,46 |
Tableau 1
Le revêtement antireflet sur la ou les face(s) de la lentille est positionné de sorte à avoir la première couche (Hl) entre le matériau polycarbonate (PC) et la deuxième couche (Bl).
Les revêtements antireflets décrits dans le tableau 1, à savoir le dépôt de la première couche (Hl) et de la deuxième couche (Bl), ont été réalisés selon les procédés détaillés ci-après.
Le dépôt de la couche de haut indice (Hl) de réfraction a été réalisé comme suit.
La lentille en polycarbonate a été introduite dans un bâti d’évaporation sous vide où la première couche de ZrO2 a été réalisée par évaporation sous faisceau d’électron. Un vide secondaire (pression inférieure à 10-6 mbars a d’abord été fait dans l’enceinte de dépôt. Ensuite, une charge de ZrO2 a été évaporée à l’aide d’un faisceau d’électrons. La vapeur de zircone créée a été transférée sur la lentille en polycarbonate en mouvement face à la source d’évaporation sous une pression faible contrôlée (la pression a été maintenue à des valeurs comprises entre 10-6 et 1 O-5 mbars pendant toute la durée de l’évaporation). La vapeur ainsi transférée s’est condensée à la surface de la lentille en polycarbonate de manière homogène à une vitesse comprise entre 0,2 et 0,6 nm/s. Des microbalances à quartz ont permis de contrôler la vitesse de dépôt en agissant sur la puissance d’évaporation. Le contrôle de l’épaisseur totale déposée a également été effectué à l’aide des microbalances a quartz. La couche de ZrO2 ainsi formée présente une épaisseur telle qu’indiquée dans le tableau 1.
Ce procédé de déposition est répété sur l’autre face de la lentille lorsque cette dernière comprend à la fois un revêtement sur sa face d’entrée et sur sa face de sortie.
Le dépôt de la couche de bas indice (Bl) de réfraction a été réalisé comme suit.
Une deuxième couche de SiO2 a ensuite été appliquée sur la couche de ZrO2 obtenue ci-dessus. Le même procédé que le procédé utilisé ci-dessus à l’étape précédente pour le dépôt de la couche de ZrO2 a été utilisé : le matériau évaporé dans ce cas était de la silice et la vitesse de dépôt était comprise entre 0,2 et 0,6nm/s. La couche de SiO2 ainsi formée présente une épaisseur telle qu’indiquée dans le tableau 1.
Ce procédé de déposition est répété sur l’autre face de la lentille lorsque cette dernière comprend à la fois un revêtement sur sa face d’entrée et sur sa face de sortie.
On a ainsi obtenu :
- une lentille L1 comportant un revêtement antireflet composé d’une bicouche interfèrentielle de ZrO2 et de SiO2, et
- une lentille L2 comportant un revêtement antireflet composé de deux bicouches interférentielles de ZrO2 et de SiO2.
Des essais de mesure de flux (Lm) et d’intensité lumineuse (Cd) ont été réalisés sur trois modules lumineux différents, à savoir :
un module MO dit « de référence », le module MO étant celui décrit dans l’exemple ci-dessus, mais ne comprenant pas de revêtement antireflet sur la lentille optique ;
un module M1 selon l’invention, le module étant celui décrit dans l’exemple ci-dessus, comprenant la lentille optique L1, avec le revêtement antireflet sur la face d’entrée de la lentille uniquement ;
un module M2 selon l’invention, le module étant celui décrit dans l’exemple ci-dessus, comprenant la lentille optique L2, avec le revêtement antireflet sur les faces de la lentille.
Les résultats sont rassemblés dans le tableau 2 ci-dessous :
| Flux (Lm) | Intensité lumineuse (Cd) m ax i m u m | |
| Module MO | 609,6 | 67393 |
| Module M1 | 627,4 | 68883 |
| Module M2 | 658 | 73384 |
Tableau 2
Le flux (Lm) est mesuré au moyen d’un goniomètre LMT GO-H800 L’intensité lumineuse (Cd) maximale est mesurée au moyen d’un goniomètre LMT GO-H800
Les mesures de flux montrent :
- une augmentation de 2,9% pour la lentille optique traitée sur une face (Module M1 / Lentille L1), et
- une augmentation de 7,9% pour la lentille optique traitée sur deux faces (Module M2 / Lentille L2), par rapport à la lentille optique non traitée (Module MO / Lentille LO).
Les mesures d’intensité maximale permettent aussi de constater :
- une augmentation de 2,2 % pour la lentille optique traitée sur une face (Module M1 / Lentille L1), et
- une augmentation de 8,9% pour la lentille optique traitée sur deux faces (Module M2 / Lentille L2), par rapport à la lentille optique non traitée (Module MO / Lentille LO).
Claims (16)
- REVENDI CATI ONS1. Module lumineux (1) pour véhicule automobile comprenant :- au moins une source lumineuse (2), apte à émettre des rayons lumineux (3), et- au moins une lentille optique (6) comportant une face d’entrée (6j du faisceau lumineux (5) provenant du réflecteur et une face de sortie du faisceau lumineux (6”), ledit module lumineux (1) étant caractérisé en ce que ladite lentille optique (6) comprend sur sa face d’entrée (6’) et/ou sa face de sortie (6”), un revêtement antireflet (7) comportant au moins une bicouche interférentielle comprenant :- une première couche (7’) d’au moins un matériau ayant un premier indice (Hl) de réfraction, ladite première couche (7j étant déposée au moins sur une partie de la surface de la face d’entrée (6j et/ou au moins sur une partie de la surface de la face de sortie (6”) de ladite lentille optique (6), et- une deuxième couche (7”) d’au moins un matériau ayant un deuxième indice (Bl) de réfraction, ledit premier indice (Hl) de réfraction étant supérieur audit deuxième indice (Bl) de réfraction, et ladite deuxième couche (7”) étant déposée directement sur ladite première couche (7j.
- 2. Module lumineux (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le module lumineux (1) comprend en outre au moins un réflecteur (4) comportant une pièce plastique métallisée comprenant au moins une surface en un matériau plastique et au moins une couche d’un revêtement de surface, ledit revêtement de surface étant agencé pour réfléchir lesdits rayons lumineux de manière à former un faisceau lumineux (5).
- 3. Module lumineux (1) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le module lumineux (1) comprend en outre au moins une autre lentille optique dite deuxième lentille, positionnée entre la source lumineuse (2) et la lentille optique (6) dite première lentille.
- 4. Module lumineux (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le matériau à haut indice de réfraction est un matériau dont l’indice de réfraction est supérieur ou égal à 1,7.
- 5. Module lumineux (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le matériau à haut indice de réfraction est choisi parmi ZrO2, TiO2, Ta2O5, Na2O5, SnO2, ZnO, ZnS, HfO2, Pr2O3, PrTiO3, La2O3, Dy2O5, ln2O3, Nb2O5, Yb2O3, Si3N4 AIN, et leurs mélanges.
- 6. Module lumineux (1) selon la revendication 5, caractérisé en ce que le matériau à haut indice de réfraction est du TiO2 ou ZrO2.
- 7. Module lumineux (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le matériau à bas indice de réfraction est un matériau dont l’indice de réfraction est inférieur ou égal à 1,6.
- 8. Module lumineux (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le matériau à bas indice de réfraction est choisi parmi SiO2, MgF2, LiF, CaF2, NaF, ZrF4, AIF3, Na5AI3F14, Na3AIF6, et leurs mélanges.
- 9. Module lumineux (1) selon la revendication 8, caractérisé en ce que le matériau à bas indice de réfraction est SiO2.
- 10. Module lumineux (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’épaisseur de chacune des couches constituant la bicouche interférentielle (7) varie indépendamment de 10 à 500 nm.
- 11. Module lumineux (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’une bicouche interférentielle (7) comprend :- une couche d’un matériau de haut indice de réfraction 7’ composé de ZrO2 ou de TiO2,- une couche d’un matériau de bas indice de réfraction (7”) composé de SiO2.
- 12. Module lumineux (1) selon la revendication 9, caractérisé en ce que ladite couche dudit matériau de haut indice de réfraction (7’) est une couche de ZrO2 et présente une épaisseur variant de 80 nm à 120 nm.
- 13. Module lumineux (1) selon la revendication 10, caractérisé en ce que ladite couche dudit matériau de bas indice de réfraction (7”) présente une épaisseur de 120 nm.
- 14. Module lumineux (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le revêtement antireflet comprend de une à quatre bicouches interférentielles (7).
- 15. Module lumineux (1) selon l’une quelconque des revendications précédente, caractérisé en ce que la lentille optique (6) est en un matériau polymère transparent.
- 16. Dispositif lumineux pour véhicule automobile, comprenant un5 boîtier et une glace de fermeture dudit boîtier, définissant un volume dans lequel au moins un module lumineux est logé, caractérisé en ce que ledit module lumineux est un module lumineux (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 15.1/22/2
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