FR3066578A1 - Source de lumiere comportant des elements reflechissants et module lumineux equipe d'une source de lumiere pour vehicule automobile - Google Patents
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Abstract
Une source de lumière (14) comporte des éléments émissifs (16) de rayons lumineux et une pluralité d'éléments réfléchissants (18) agencés entre les éléments émissifs, lesdits éléments réfléchissants étant respectivement configurés pour renvoyer la lumière arrivant depuis l'extérieur de la source dans une direction parallèle ou sensiblement parallèle à la direction d'arrivée.
Description
SOURCE DE LUMIERE COMPORTANT DES ELEMENTS REFLECHISSANTS ET MODULE LUMINEUX EQUIPE D’UNE SOURCE DE LUMIERE POUR VEHICULE AUTOMOBILE
L’invention a trait au domaine de l’éclairage et/ou de la signalisation, et plus particulièrement au domaine des systèmes optiques catadioptriques.
Des systèmes optiques catadioptriques sont notamment utilisées dans le domaine des véhicules automobiles pour signaler à d’autres usagers de la route la présence du véhicule équipé de tels systèmes. 11 peut ainsi être imposé réglementairement la présence de catadioptres sur les côtés du véhicule ou bien en complément des dispositifs de signalisation présents dans les projecteurs à l’avant et à l’arrière du véhicule. Une surface optique est ainsi équipée d’éléments catadioptriques mettant en œuvre des faces réfléchissantes agencées de manière à ce qu'un rayon lumineux atteignant cet élément soit réfléchi par ce dernier suivant une direction sensiblement parallèle à sa direction d'incidence.
On connaît dans ce contexte des catadioptres à passage de lumière, dans lesquels, pour une même surface éclairante, on réalise une fonction d’émission d’un signal lumineux et la fonction de réflexion par le catadioptre. Ceci est notamment utilisée pour réaliser dans le même module lumineux un feu d’indication de freinage, ou feu stop, et un système optique catadioptrique. De tels dispositifs sont réalisés par l’empilement, le long de l’axe optique du dispositif, d’une source de lumière et d’une surface optique munie d’éléments formant catadioptre, et par la mise en forme d’une partie des éléments formant catadioptre pour laisser passage aux rayons émis par la source de lumière vers l’extérieur du module. On définit de la sorte une ou plusieurs premières parties équipées d’éléments formant catadioptre ayant une fonction de renvoi de la lumière pour réaliser l’effet catadioptrique et une ou plusieurs deuxièmes parties équipées d’éléments formant catadioptre déformées pour être traversées par la lumière en limitant la réflexion : le catadioptre est modifié pour diminuer les réflexions vitreuses vis-à-vis des rayons incidents depuis la source de lumière associée au dispositif et pour éviter dans la matière des réflexions totales.
Un tel agencement présente toutefois l’inconvénient d’un rendement lumineux réduit, puisque la lumière émise par la source n’est pas intégralement transmise à l’extérieur du module. Par ailleurs, un tel agencement peut présenter des problèmes de style si l’on dissocie les zones ayant une fonction catadioptrique et les zones ayant une fonction d’émission de lumière.
La présente invention vise à proposer un tel dispositif de catadioptre à passage de lumière en proposant une alternative aux modes de réalisation connus tels qu’ils viennent d’être présentés, et en s’inscrivant dans un double contexte, à la fois économique où les coûts de revient des sources de lumière sont cherchés le plus bas possible, et technique où l’on recherche un rendement lumineux optimal.
L’invention a pour objet une source de lumière comportant des éléments émissifs de rayons lumineux et une pluralité d’éléments réfléchissants agencés entre les éléments émissifs, lesdits éléments réfléchissants étant respectivement configurés pour renvoyer la lumière arrivant depuis l’extérieur de la source dans une direction parallèle ou sensiblement parallèle à la direction d’arrivée. Par sensiblement parallèle, on entend que la direction des rayons en retour, c’est-à-dire après leur réflexion par les éléments réfléchissants, est déviée par rapport à la direction parallèle à la direction d’arrivé d’un angle d’une valeur inférieure à 2° pour un faisceau incident incliné d’au plus 50° par rapport à l’axe optique.
Les éléments réfléchissants forment ainsi des motifs catadioptriques, configurés réaliser une fonction de signalisation du véhicule par effet catadioptrique sur au moins une partie des rayons impactant la source de lumière. La source de lumière selon l’invention assure ainsi une double fonction de réflexion catadioptrique et d’émission de rayons lumineux sur une même surface active.
Selon différentes caractéristiques de l’invention, prises seules ou en combinaison, on pourra prévoir que :
- les éléments réfléchissants s’étendent en saillie d’une face supérieure d’un support des éléments émissifs, les éléments réfléchissants comportant une face réfléchissante de la lumière sur leur extrémité libre à l’opposé du support ;
- la face de réflexion de la lumière d’au moins un élément réfléchissant est inclinée par rapport à la face supérieure du support ; par face inclinée, on entend une face qui ne s’étend pas dans un plan parallèle au plan défini par la face supérieure du support ; ceci s’entend aussi bien d’une face plane, incliné par rapport à ce plan parallèle, ou bien d’une face présentant un profil courbe ;
- la face réfléchissante de chacun des éléments réfléchissants est conformée de manière à être orientée sur un point de focalisation commun ;
- au moins un élément réfléchissant comporte une face supérieure plane configurée de sorte qu’elle soit perpendiculaire à un rayon l’impactant et passant par ce point de focalisation commun ;
- au moins un élément réfléchissant peut être configuré de sorte qu’un rayon passant par le point de focalisation commun et impactant la face supérieure plane de cet élément réfléchissant passe par le centre de cette face supérieure plane ;
- au moins un élément réfléchissant comporte une face supérieure présentent un profil courbe, dont le centre de courbure correspond audit point de focalisation commun ;
- les éléments réfléchissants présentent des hauteurs différentes et ils présentent respectivement une face supérieure dont l'inclinaison est coordonnée avec les autres faces supérieures et avec le point de focalisation commun ; par hauteur, on entend la dimension des éléments réfléchissant dans leur direction d’allongement, c’est-à-dire la direction d’extension en saillie du support des éléments émissifs ; et par inclinaison coordonnée, on entend que les faces supérieures présentent un rayon de courbure identique les unes aux autres ou bien, lorsque ces faces supérieures sont planes, qu’un cercle ayant pour centre le point de focalisation commun peut être tracé en étant tangent à chacune de ces faces supérieures ; de la sorte, on peut former une surface supérieure de la source de lumière qui est sensiblement régulière, en présentant une forme de cuvette dans laquelle des éléments émissifs sont disposés ;
- la pluralité d’éléments réfléchissants comporte au moins un élément réfléchissant central et une pluralité d’éléments réfléchissants périphériques agencés en bordure de la source, les éléments réfléchissants périphériques présentant une hauteur supérieure à celle de l’élément réfléchissant central ;
- la pluralité d’éléments réfléchissants sont jointifs en entourant chacun des éléments émissifs, de manière à former une surface réfléchissante continue à l’opposé du support, dans laquelle sont réalisés des orifices pour le passage des éléments émissifs ou des rayons émis par ces éléments émissifs ;
- les éléments réfléchissants présentent des hauteurs équivalentes et ils présentent respectivement une face supérieure dont l'inclinaison est indépendante avec les autres faces supérieures, chacune des faces supérieures étant centrée sur le point de focalisation commun ;
- pour une direction donnée passant par le centre de source, la source de lumière comporte une alternance d’éléments émissifs et d’éléments réfléchissants ;
- au moins un élément réfléchissant est en polymère organique chargé en particules métalliques.
On peut prévoir selon une série de caractéristiques de l’invention que le support est un substrat en saillie duquel s’étendent une pluralité de bâtonnets électroluminescents de dimensions submillimétriques formant lesdits éléments émissifs, et dans laquelle les éléments réfléchissants s'étendant en saillie du substrat, entre lesdits bâtonnets. Les bâtonnets et les éléments réfléchissants peuvent dans ce contexte s'étendre depuis le même substrat.
La réalisation de source de lumière à semi-conducteurs en trois dimensions permet dans le contexte de l’invention d’augmenter la surface émettrice tout en gardant une surface conséquente de motifs catadioptriques, chacun des éléments formant une partie émettrice ou une partie réflectrice de rayons s’étendant perpendiculairement au substrat. On comprend que la réalisation de bâtonnets s’étendant parallèlement entre eux depuis le substrat permet de loger une pluralité de motifs catadioptriques au milieu de la surface émettrice jouer.
Par ailleurs, on pourra prévoir que la source de lumière à semi-conducteurs comprenant une pluralité de bâtonnets électroluminescents de dimensions submillimétriques comporte en outre une couche d’un matériau polymère dans laquelle les bâtonnets sont au moins partiellement noyés ; ce matériau polymère peut être à base de silicone, étant entendu que le matériau polymère est à base de silicone dès lors qu’il comporte majoritairement du silicone, par exemple 25% et dans la pratique de 50% à environ 99%.
Les bâtonnets électroluminescents peuvent être formés directement sur le substrat. On peut prévoir que le substrat soit à base de Silicium ou de carbure de silicium. On comprend que le substrat est à base de silicium dès lors qu’il comporte majoritairement du silicium, par exemple au moins 25% et dans la pratique de 50% à environ 99%.
Selon des caractéristiques propres à la constitution des bâtonnets électroluminescents et à la disposition de ces bâtonnets électroluminescents sur le substrat, on pourra prévoir que, chaque caractéristique pouvant être prise seule ou en combinaison avec les autres :
- chaque bâtonnet présente une forme générale cylindrique, notamment de section polygonale ; on pourra prévoir que chaque bâtonnet est la même forme générale, et notamment une forme hexagonale ;
- les bâtonnets sont chacun délimités par une face terminale et par une paroi circonférentielle qui s’étend le long d’un axe longitudinal du bâtonnet définissant sa hauteur, la lumière étant émise au moins à partir de la paroi circonférentielle ; cette lumière pourrait également être émise par la face terminale ;
- chaque bâtonnet peut présenter une face terminale qui est sensiblement perpendiculaire à la paroi circonférentielle, et dans différentes variantes, on peut prévoir que cette face terminale est sensiblement plane ou bombée, ou pointue, en son centre ;
- la hauteur d’un bâtonnet est comprise entre 1 et 20 micromètres ;
- la plus grande dimension de la face terminale est inférieure à 2 micromètres ;
- la distance qui sépare deux bâtonnets immédiatement adjacents est au minimum égale à 2 micromètres, et au maximum égale à 100 micromètres.
Tel que cela a été évoqué précédemment, l’invention concerne en outre un module lumineux comprenant une source de lumière tel que décrit ci-dessus, et une optique de mise en forme des rayons émis par la source de lumière pour l’émission en dehors du module d’un faisceau lumineux. Selon un aspect de l’invention, la source de lumière est configurée pour réfléchir de façon catadioptrique des rayons entrant dans le module et impactant la source après passage par l’optique de mise en forme.
Par optique de mise en forme, on entend des moyens permettant de changer la direction d’au moins une partie des rayons lumineux. Selon l’invention, l’optique de mise en forme crée une image réelle, et éventuellement anamorpbosée, d’une partie de la source de lumière à une distance, finie ou infinie, très grande devant les dimensions (d’un rapport de l’ordre d’au moins 30, et de préférence 100) de la source. Cette optique de mise en forme peut notamment consister en une lentille convergente et l’optique de mise en forme et la source de lumière sont agencées de sorte que les éléments réfléchissants de la source de lumière sont configurés par rapport au foyer objet de l’optique de mise en forme. Ceci permet notamment de renvoyer les rayons provenant de l’extérieur du module lumineux sensiblement parallèlement à la direction par laquelle ils sont arrivés dans le module lumineux, en les faisant passer par le foyer objet de l’optique de mise en forme.
Selon une caractéristique de l’invention, le point de focalisation commun à chacune des faces de réflexion des éléments réfléchissants de la source peut être est confondu avec un foyer de l’optique de mise en forme.
Le module lumineux prend notamment place dans un feu arrière de véhicule automobile, avec une source lumineuse configurée pour émettre des rayons lumineux propres à former un faisceau d’indication de freinage du véhicule.
L’invention concerne également un véhicule automobile équipé d’un tel module lumineux.
D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à l’aide de la description et des dessins parmi lesquels :
la figure 1 est une représentation schématique d’un véhicule automobile vu de derrière, dont les feux arrières sont équipés d’un module lumineux selon un aspect de l’invention, susceptibles d’émettre un feu d’indication de freinage, ou feu stop, et d’assurer une fonction catadioptrique ;
la figure 2 est une représentation schématique du module lumineux selon l’invention, avec une optique de mise en forme et une source lumineuse, rendant visible des trajets de rayons traversant dans un sens l’optique de mise en forme depuis l’extérieur du véhicule et traversant dans un sens opposé cette optique de mise en forme après réflexion sur des motifs catadioptriques intégrés dans la source lumineuse ;
la figure 3 est une vue de détail de la figure 2, rendant notamment visible la source de lumière et un agencement selon un premier mode de réalisation des motifs catadioptriques qui la composent ;
la figure 4 est une vue similaire à celle de la figure 3, illustrant une source de lumière selon un deuxième mode de réalisation de l’invention, distinct du premier mode de réalisation dans le nombre et la disposition des éléments émissifs et des motifs catadioptriques équipant cette source de lumière ;
la figure 5 est une représentation de la source de lumière de la figure 4, dans laquelle les éléments émissifs ont été masqués pour rendre plus visibles les formes des motifs catadioptriques dans ce deuxième mode de réalisation ;
la figure 6 est une vue similaire à celle de la figure 5, illustrant une source de lumière selon un troisième mode de réalisation ; et la figure 7 est une vue de détail d’une source de lumière selon un quatrième mode de réalisation.
La figure 1 illustre une face arrière d’un véhicule automobile 1 sur laquelle sont agencés deux blocs optiques 2 arrière, gauche et droit. Au moins l’un de ces blocs optiques comporte un module lumineux selon un aspect de l’invention, à savoir un module lumineux qui comporte une source de lumière susceptible d’émettre des rayons lumineux pour la signalisation ou l’éclairage du véhicule et de réfléchir les rayons lumineux émis par une source de lumière extérieure avec une fonction de type catadioptrique, c’est-à-dire permettant un renvoi des rayons en direction de la source de lumière extérieure, avec une légère divergence, notamment pour que le module renvoie les rayons au voisinage de la source de lumière extérieure, pour que le conducteur du véhicule porteur de cette source de lumière puisse percevoir ces rayons.
Le module lumineux 10 comporte, tel qu’illustré sur la figure 2, au moins une optique de mise en forme 12 et une source de lumière 14, comportant au moins un élément émissif 16 et au moins un élément réfléchissant 18 formant motif catadioptrique, c’est-à-dire un élément configuré pour renvoyer la lumière arrivant depuis l’extérieur de la source dans une direction parallèle ou sensiblement parallèle à la direction d’arrivée.
L’optique de mise en forme 12 et la source de lumière 14 sont logés dans un boîtier, ici non représenté, fermé par une glace de fermeture. La position de la source de lumière dans ce boîtier est définie en fonction de la forme de l’optique de mise en forme et plus particulièrement en fonction d’un foyer optique de cette optique de mise en forme.
L’optique de mise en forme est ici une lentille convergente définissant un axe optique X et un foyer objet F, de sorte que chaque rayon passant par le foyer objet sort de la lentille parallèlement à l’axe optique.
La source de lumière 14 comporte un support 20 en saillie duquel s’étendent au moins un élément émissif 16 et au moins un élément réfléchissant 18 formant motif catadioptrique. L’au moins un élément émissif est agencé pour émettre des rayons lumineux en direction de l’optique de mise en forme, de manière à former un faisceau d’éclairage ou de signalisation en sortie du module lumineux. Dans un mode de mise en œuvre particulier de l’invention, l’au moins un élément émissif et l’optique de mise en forme sont configurés pour réaliser un feu d’indication de freinage.
L’au moins un élément réfléchissant 18 est configuré pour former un motif catadioptrique apte d’une part à être sur le chemin d’au moins un rayon lumineux provenant de l’extérieur du module lumineux et traversant l’optique de mise en forme de sorte à passer par le foyer objet, et d’autre part à réfléchir ce rayon pour qu’il repasse par ce foyer objet. 11 en résulte, tel que cela est visible sur la figure 2, une superposition théorique des rayons lumineux Rl entrants et sortants suite à la réflexion par l’intermédiaire des éléments réfléchissants, et à tout le moins un renvoi des rayons en sortie du module lumineux selon une direction parallèle à la direction des rayons entrants. On saura décrire ci-après en quoi les éléments réfléchissants 18 sont configurés pour réaliser cette fonction catadioptrique.
La source de lumière 14 est dans les exemples illustrées une source à semi-conducteurs qui comprend des éléments émissifs sous forme de bâtonnets électroluminescents de dimensions submillimétriques, c’est-à-dire des sources à semi-conducteurs en trois dimensions tel que cela sera exposé ci-après, contrairement aux sources classiques en deux dimensions, assimilées à des sources sensiblement planes du fait de leur épaisseur de l’ordre de quelques nanomètres alors qu’une source à bâtonnets électroluminescents présente une hauteur au moins égale au micromètre.
La source de lumière 14 comprend une pluralité de bâtonnets électroluminescents 16 de dimensions submillimétriques, que l’on appellera par la suite bâtonnets électroluminescents, et une pluralité de motifs catadioptriques, c’est-à-dire des éléments réfléchissants 18 agencés spécifiquement pour réfléchir des rayons selon une direction spécifique. Aussi bien les motifs catadioptriques 18 que les bâtonnets électroluminescents 16 prennent naissance sur un même substrat formant support 20.
Chaque bâtonnet électroluminescent, ici formé par utilisation de nitrure de gallium (GaN), s’étend perpendiculairement, ou sensiblement perpendiculairement, en saillie du substrat, ici réalisé à base de silicium, d’autres matériaux comme du carbure de silicium pouvant être utilisés sans sortir du contexte de l’invention. A titre d’exemple, les bâtonnets électroluminescents pourraient être réalisés à partir d’un alliage de nitrure d’aluminium et de nitrure de gallium (AlGaN), ou à partir d’un alliage de pbospbures d’aluminium, d’indium et de gallium (AllnGaP).
Le substrat 20 présente une face inférieure 22, sur laquelle est rapportée une première électrode, et une face supérieure 24, en saillie de laquelle s’étendent les bâtonnets électroluminescents 16 et les motifs catadioptriques 18 et sur laquelle est rapportée une deuxième électrode. Différentes couches de matériaux sont superposées sur la face supérieure, notamment après la croissance des bâtonnets électroluminescents depuis le substrat ici obtenue par une approche ascendante. Parmi ces différentes couches, on peut trouver au moins une couche de matériau conducteur électriquement, afin de permettre l’alimentation électrique des bâtonnets. Cette couche est gravée de manière à relier tel ou tel bâtonnet entre eux, l’allumage de ces bâtonnets pouvant alors être commandé simultanément par un module de commande ici non représenté. On pourra prévoir qu’au moins deux bâtonnets électroluminescents ou au moins deux groupes de bâtonnets électroluminescents sont agencés pour être allumés de manière distincte par l’intermédiaire d’un système de contrôle de l’allumage.
Les bâtonnets électroluminescents de dimensions submillimétriques 16 s’étirent depuis le substrat 20 et comportent chacun un noyau en nitrure de gallium, autour duquel sont disposés des puits quantiques formés par une superposition radiale de couches de matériaux différents, ici du nitrure de gallium et du nitrure de gallium-indium, et une coque entourant les puits quantiques également réalisé en nitrure de gallium.
Chaque bâtonnet électroluminescent s’étend selon un axe longitudinal, ou axe d’allongement 26, définissant sa hauteur, la base de chaque bâtonnet étant disposée dans un plan de la face supérieure 24 du substrat 20.
Les bâtonnets électroluminescents 16 d’une même source de lumière présentent avantageusement la même forme. Ces bâtonnets sont chacun délimités par une face terminale 28 et par une paroi circonférentielle 30 qui s’étend le long de l’axe longitudinal. Lorsque les bâtonnets électroluminescents sont dopés et font l’objet d’une polarisation, la lumière résultante en sortie de la source à semi-conducteurs est émise principalement à partir de la paroi circonférentielle 30, étant entendu que des rayons lumineux peuvent sortir également à partir de la face terminale 28. 11 en résulte que chaque bâtonnet agit comme une unique diode électroluminescente et que la luminance de cette source est améliorée d’une part par la densité des bâtonnets électroluminescents présents et d’autre part par la taille de la surface éclairante définie par la paroi circonférentielle et qui s’étend donc sur tout le pourtour, et toute la hauteur, du bâtonnet.
A titre d’exemple, on prévoit que la hauteur d’un bâtonnet électroluminescent 16 est comprise entre 1 et 10 micromètres, tandis que l’on prévoit que la plus grande dimension transversale de la face terminale, perpendiculairement à l’axe longitudinal 26 du bâtonnet électroluminescent concerné, soit inférieure à 2 micromètres. On pourra également prévoir de définir la surface d’un bâtonnet, dans un plan de coupe perpendiculaire à cet axe longitudinal, dans une plage de valeurs déterminées, et notamment entre 1.96 et 4 micromètres carré.
On comprend que lors de la formation des bâtonnets 16, la hauteur peut être modifiée d’une source de lumière à l’autre, de manière à accroître la luminance de la source de lumière à semi-conducteurs lorsque la hauteur est augmentée. La hauteur des bâtonnets peut également être modifiée au sein d’une unique source de lumière, de sorte qu’un groupe de ίο bâtonnets peut avoir une hauteur, ou des hauteurs, différentes d’un autre groupe de bâtonnets, ces deux groupes étant constitutifs de la source de lumière à semi-conducteurs comprenant des bâtonnets électroluminescents de dimensions submillimétriques.
Tel que cela va être décrit ci-après, la hauteur des bâtonnets dans la source de lumière selon l’invention peut notamment dépendre de la hauteur des éléments réfléchissants formant motifs catadioptriques, et réciproquement.
Les bâtonnets électroluminescents 16 peuvent être agencés en matrice à deux dimensions, et on comprend que l’invention couvre d’autres répartitions des bâtonnets, avec notamment des densités de bâtonnets qui peuvent être variables d’une source de lumière à l’autre, et qui peuvent être variables selon différentes zones d’une même source de lumière. Le nombre de bâtonnets électroluminescents s’étendant en saillie du substrat 20 peut varier d’une source de lumière à l’autre, notamment pour augmenter la densité lumineuse de la source de lumière, mais on convient que les distances de séparation entre deux bâtonnets doivent être au minimum égale à 2 micromètres, afin que la lumière émise par la paroi circonférentielle 30 de chaque bâtonnet électroluminescent puisse sortir de la matrice de bâtonnets. Par ailleurs, on prévoit que ces distances de séparation, mesurées entre deux axes d’allongement de bâtonnets adjacents, ne soient pas supérieures à 100 micromètres.
Au moins un élément réfléchissant 18 est agencé en saillie du substrat, avantageusement le même que celui à partir duquel s’étendent les bâtonnets, pour être disposée au voisinage d’au moins un bâtonnet électroluminescent 16 de la source de lumière.
Dans les différents modes de réalisation illustrés de l’invention, les éléments réfléchissants 18 comportent des faces latérales 32 et une face supérieure 34, avec au moins une face latérale 32 qui s’étend depuis le substrat 20, sensiblement à la base d’un des bâtonnets 16, c’est-à-dire à la jonction du bâtonnet et du substrat, et la face supérieure 34 qui s’étend à l’opposé du substrat.
Tel que cela va être décrit ci-après, les éléments réfléchissants 18 peuvent différer d’un mode de réalisation à l’autre et notamment par la forme de leur face supérieure 34, ou encore la hauteur de chaque élément.
De manière générale, la face supérieure réfléchissante 34 d’au moins un élément réfléchissant 18 est inclinée par rapport à la face supérieure du support, dans une configuration telle que les rayons impactant cette surface repartent dans une direction parallèle ou sensiblement parallèle à la direction d’arrivée.
La hauteur de l’élément réfléchissant 18 est définie par la distance entre la face supérieure 34 de cet élément et le substrat 20 à partir duquel s’étendent aussi bien les éléments émissifs que les éléments réfléchissants, et on comprend que des éléments réfléchissants peuvent présenter des hauteurs différentes d’une source de lumière à l’autre, ou au sein d’une même source de lumière, notamment en fonction de sa position sur la source de lumière.
Selon un aspect de l’invention commun à chacun de ces modes de réalisation, les éléments réfléchissants 18 sont respectivement configurés pour renvoyer la lumière arrivant depuis l’extérieur de la source dans une direction parallèle ou sensiblement parallèle à la direction d’arrivée. Ceci permet notamment pour les rayons arrivant depuis l’extérieur et passant par le foyer de l’optique de mise en forme de les renvoyer parallèlement à cette direction d’arrivée et donc de les faire repasser par le foyer de l’optique de mise en forme. On comprend que ces rayons ressortent alors parallèlement à l’axe optique défini par cette optique de mise en forme, et donc parallèlement à la direction des rayons pénétrant le module lumineux à l’origine.
importe selon l’invention de conformer, pour une position théorique du support de la source de lumière par rapport au foyer de l’optique de mise en forme, aussi bien la forme et la hauteur de chacun des éléments réfléchissants pour que leur face d’extrémité libre, ou face supérieure, soit à une distance appropriée du foyer de l’optique de mise en forme en fonction du profil de cette face supérieure.
De la sorte, selon l’invention, les éléments réfléchissants sont respectivement configurés pour renvoyer la lumière arrivant depuis l’extérieur de la source dans une direction parallèle ou sensiblement parallèle à la direction d’arrivée. Notamment, la face réfléchissante de chacun des éléments réfléchissants est conformée de manière à être orientée sur un point de focalisation commun.
Dans les différents modes de réalisation qui vont être maintenant décrits, on pourra notamment prévoir au sein de la source de lumière 14 un unique élément réfléchissant 18 entre deux éléments émissifs 16, ou entre deux groupes d’éléments émissifs, ou bien prévoir un ensemble d’éléments réfléchissants, distribuées indépendamment les uns des autres dès lors que leur face supérieure présente une configuration en position et en forme qui permette la réalisation de l’effet catadioptrique par chacun de ces éléments réfléchissants.
En d’autres termes, la source de lumière 14 peut comporter un ou plusieurs éléments réfléchissants 18 qui s’étendent en saillie du substrat 20 dans la pluralité de bâtonnets électroluminescents, c’est-à-dire entre au moins deux bâtonnets ou groupes de bâtonnets. Pour une direction donnée passant par le centre de source, la source de lumière peut comporter une alternance d’éléments émissifs et d’éléments réfléchissants.
Dans un premier mode de réalisation de l’invention, illustré sur les figures 2 et 3, la source de lumière comporte des éléments réfléchissants périphériques 36 agencés sur les bords du support 20 et un élément réfléchissant central 38. Chacun de ces éléments réfléchissants 36, 38 présente une face supérieure, à savoir une face réfléchissante, 34 au profil courbe, formant notamment des portions de sphères centrées sur le foyer commun. 11 convient de noter que, pour un plan de coupe donné passant par le centre de la source, chacune de ces faces réfléchissantes supérieures présente un profil en forme d’arc de cercle.
Les éléments réfléchissants 18 sont configurés de sorte que les portions d'arc de cercle formées par chacune des faces supérieures 34 présentent un centre de courbure confondu avec un point de focalisation commun tel que présenté précédemment et correspondant avantageusement avec le foyer F de la lentille formant l'optique de mise en forme 12. De la sorte, chaque rayon lumineux Rl impactant un élément réfléchissant 18 après être passé par le foyer (rayons Rl illustrés sur la figure 2 avec une simple flèche) repart après sa réflexion par la face supérieure 34 réfléchissante en sens inverse (rayons illustrés sur la figure 2 avec une double flèche) et en passant également par ce foyer F.
On réalise de la sorte un effet catadioptrique, puisqu’il résulte de cette configuration des rayons lumineux RL qui ressortent de la lentille parallèlement à la direction d'entrée des rayons dans le module lumineux.
Plus particulièrement, dans le mode de réalisation illustré sur la figure 1, on peut noter que les éléments réfléchissants sont configurés par rapport au foyer de l’optique de mise en forme conformément à ce qui vient d’être décrit, ainsi que par rapport aux autres éléments réfléchissants. En effet, il est notable que chaque surface réfléchissante est une portion de la même sphère, c’est-à-dire que dans une représentation en plan, les portions d’arc de cercle définies par les faces supérieures des éléments réfléchissants sont toutes inscrites dans un même arc de cercle C, illustré en traits pointillés sur la figure 3. Dans ce cas, il convient de noter que l’élément réfléchissant central 38 est positionné sur l'axe optique passant par le foyer de l’optique de mise en forme, tandis que les éléments réfléchissants périphériques 36 sont éloignés de cet axe optique, ce qui implique des hauteurs différentes entre ces éléments centraux et périphériques pour que les faces supérieures soient inscrites dans un même arc de cercle. Plus précisément, les éléments réfléchissants périphériques sont plus hauts que l’élément réfléchissant central, c’est-à-dire que la face supérieure des éléments réfléchissants périphériques s’étend à une distance plus grande du support que la face supérieure de l’élément réfléchissant central.
Dans ce contexte de hauteurs différentes des éléments réfléchissants 18, la source de lumière selon le premier mode de réalisation comporte des bâtonnets formant les éléments émissifs qui s’étendent sensiblement à la même hauteur, et notamment à la hauteur de l’élément réfléchissant central.
Tel qu’ils viennent d’être décrits, ou dans d’autres formes de réalisation dont certains seront décrites ci-après, les éléments réfléchissants 18 de la source de lumière 14 s’étendant en saillie du substrat 20 présentent des propriétés réfléchissantes pour qu’au moins la face supérieure 34 soit apte à réfléchir des rayons provenant de l’extérieur du module lumineux. Un élément 18 présente selon l’invention des propriétés réfléchissantes des rayons impactant la face supérieure 34, sans qu’il soit nécessaire que les faces latérales présentent de telles propriétés réfléchissantes. En d’autres termes, chaque élément réfléchissant 18 pourrait être formé d’un matériau non réfléchissant avec la face supérieure 34 qui est recouverte par l’intermédiaire d’un revêtement réfléchissant.
On comprend toutefois qu’une ou plusieurs faces latérales de l’élément réfléchissant peuvent également avoir des propriétés réfléchissantes de sorte que ces faces latérales permettent la réflexion des rayons émis par un bâtonnet pour orienter plus sûrement ces rayons vers la sortie du dispositif équipé d’une telle source de lumière, c’est-à-dire à l’opposé du substrat. Dès lors, on pourra prévoir que les propriétés réfléchissantes soient réalisées dans la masse des éléments réfléchissants ou bien qu’elles soient rapportées sur une ou plusieurs faces de ces éléments. Notamment, on pourra réaliser ces éléments en polymère organique, comme du silicone (SiO), que l’on a chargé préalablement en particules métalliques, comme de l’oxyde de titane (TiO2). Un autre mode de réalisation pourra être de former l’élément dans un matériau non réfléchissant, et par exemple dans un matériau semblable au matériau du substrat ou au matériau des bâtonnets, et d’appliquer sur au moins la face supérieure 34 de cet élément 18 un revêtement réfléchissant. Dans ce cas, dans un procédé de réalisation de la source de lumière, on prévoira, après la croissance des bâtonnets et des éléments réfléchissants depuis le substrat, de façon simultanée ou successive, le revêtement d’au moins une face supérieure d’un élément 18 par une couche d’un matériau réfléchissant en masquant les bâtonnets pour éviter qu'ils ne soient recouverts de ce matériau réfléchissant.
La source de lumière 14 peut comporter en outre une couche d’un matériau polymère dans laquelle des bâtonnets électroluminescents et des éléments réfléchissants 18 sont au moins partiellement noyés. La couche peut ainsi s’étendre sur toute l’étendue du substrat ou seulement autour d’un groupe déterminé de bâtonnets électroluminescents 16 et d’éléments réfléchissants 18. Le matériau polymère, qui peut notamment être à base de silicone, permet de protéger les bâtonnets électroluminescents 16 sans gêner la diffusion des rayons lumineux. L’inclinaison de la surface réfléchissante des éléments réfléchissants pourra varier d’un mode de réalisation à l’autre selon que les éléments réfléchissants sont noyés ou non dans l’encapsulant transparent formé par ce matériau polymère. Les rayons lumineux peuvent être déviés à l’interface de l’encapsulant et les surfaces ou l’orientation des plans au sommet des éléments réfléchissants doivent être modifiées en conséquence. Notamment, l’inclinaison de la face réfléchissante par rapport au plan du substrat est plus grande dans le cas où aucun encapsulant n’est prévu que dans le cas où les éléments émissifs sont noyés dans l’encapsulant, les rayons lumineux étant rabattus en entrant dans le matériau polymère.
Un deuxième mode de réalisation est illustré sur les figures 4 et 5, dans lequel la source de lumière 14 diffère de ce qui a été précédemment décrit dans le nombre d’éléments réfléchissants, des éléments réfléchissants intermédiaires 40 étant disposés entre l’élément réfléchissant central 38 et les éléments réfléchissants périphériques 36. La source de lumière 14 selon ce deuxième mode de réalisation comporte là encore des éléments réfléchissants configurés de sorte que leurs faces réfléchissantes, respectivement configurées pour réaliser une fonction catadioptrique, c’est-à-dire présentant une courbure dont le centre de courbure est confondu avec le foyer de la lentille formant l’optique de mise en forme, s’inscrivent dans un même arc de cercle.
Dans ce contexte, les éléments réfléchissants intermédiaires 40 présentent une hauteur évoluant au fur et à mesure de leur éloignement du centre de la source.
On va maintenant décrire un troisième mode de réalisation, en se référant à la figure 6, dans lequel les éléments réfléchissants présentent une hauteur moyenne sensiblement équivalente d’un élément réfléchissant à l’autre. Dans l’exemple illustré, la hauteur moyenne de ces éléments réfléchissants est inférieure à la hauteur des bâtonnets.
Afin de respecter la caractéristique selon laquelle la face supérieure 34 de chacun des éléments réfléchissants est courbée de sorte que le centre de courbure correspond à un point de focalisation commun, et notamment le foyer de l’optique de mise en forme, le rayon de courbure est différent d’un élément réfléchissant à l’autre. On comprend en effet que, la hauteur moyenne de ces éléments réfléchissants étant constante, la courbure augmente au fur et à mesure que l’on s’éloigne du centre de la source.
Un quatrième mode de réalisation est illustré sur la figure 7, dans lequel cette fois les faces réfléchissantes des éléments réfléchissants 18 sont configurés pour réaliser une fonction catadioptrique sans pour autant présenter un profil courbe, mais une forme droite. La face supérieure 34 est ainsi plane et configurée de sorte qu’elle soit perpendiculaire à un rayon l’impactant et passant par le point de focalisation commun, à savoir le foyer de l’optique de mise en forme.
Pour un plan de coupe donné, tel que celui illustré sur la figure 7 et qui permet de définir les faces supérieures 34 comme des segments de droites, la médiatrice M de chacun des segments formés par la face supérieure d’un élément réfléchissant 18 passe par le foyer F de la lentille formant l’optique de mise en forme 12.
Dans le cadre des modes de réalisation précédemment décrits, et notamment pour les premier et deuxième modes où les éléments réfléchissants présentent une face supérieure au profil courbe et où les éléments réfléchissants sont plus hauts au fur et à mesure de leur éloignement du centre de la source, on peut prévoir que les éléments réfléchissants sont jointifs en entourant chacun des éléments émissifs, de manière à former une surface réfléchissante continue à l’opposé du support, dans laquelle sont réalisés des orifices pour le passage des éléments émissifs ou des rayons émis par ces éléments émissifs.
La présente invention s’applique notamment à un feu arrière de véhicule automobile. La source de lumière et l’optique de mise en forme sont alors configurées pour que les rayons émis par les éléments émissifs et déviés par l’optique de mise en forme participent à la formation d’un faisceau dont l’intensité et la couleur permettent une indication de freinage du véhicule.
La description qui précède explique clairement comment l’invention permet d’atteindre les objectifs qu’elle s’est fixés et notamment de proposer un module lumineux qui permette de réaliser sur une même surface une fonction de signalisation et/ou d’éclairage par émission de rayons lumineux et une fonction de rétro-éclairage, par effet catadioptrique, dans une solution simple qui n’implique pas un découpage complexe de la surface vitrée associée à ce module. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés aux dessins annexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention.
Claims (14)
- REVENDICATIONS1. Source de lumière (14) comportant des éléments émissifs (16) de rayons lumineux et une pluralité d’éléments réfléchissants (18) agencés entre les éléments émissifs, lesdits éléments réfléchissants étant respectivement configurés pour renvoyer la lumière arrivant depuis l’extérieur de la source dans une direction parallèle ou sensiblement parallèle à la direction d’arrivée.
- 2. Source de lumière (14) selon la revendication 1, caractérisée en ce que les éléments réfléchissants (18) s’étendent en saillie d’une face supérieure (24) d’un support (20) des éléments émissifs (16), les éléments réfléchissants comportant une face réfléchissante (34) de la lumière sur leur extrémité libre à l’opposé du support, et caractérisé en ce que la face réfléchissante (34) de la lumière d’au moins un élément réfléchissant est inclinée par rapport à la face supérieure (24) du support.
- 3. Source de lumière (14) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que la face réfléchissante (34) de chacun des éléments réfléchissants est conformée de manière à être orientée sur un point de focalisation commun.
- 4. Source de lumière (14) selon la revendication précédente, caractérisée en ce qu’au moins un élément réfléchissant (18) comporte une face supérieure (34) plane configurée de sorte qu’elle soit perpendiculaire à un rayon l’impactant et passant par ce point de focalisation commun.
- 5. Source de lumière (14) selon la revendication 3, caractérisée en ce qu’au moins un élément réfléchissant (18) comporte une face supérieure (34) présentant un profil courbe, dont le centre de courbure correspond audit point de focalisation commun.
- 6. Source de lumière (14) selon l’une des revendications précédentes, en combinaison avec la revendication 3, caractérisée en ce que les éléments réfléchissants (18) présentent des hauteurs différentes et en ce qu’ils présentent respectivement une face supérieure (34) dont l’inclinaison est coordonnée avec les autres faces supérieures et avec le point de focalisation commun.
- 7. Source de lumière (14) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que la pluralité d’éléments réfléchissants (18) comporte au moins un élément réfléchissant central (38) et une pluralité d’éléments réfléchissants périphériques (36) agencés en bordure de la source, les éléments réfléchissants périphériques présentant une hauteur supérieure à celle de l’élément réfléchissant central.
- 8. Source de lumière (14) selon l’une des revendications 1 à 6, en combinaison avec la revendication 3, caractérisée en ce que les éléments réfléchissants (18) présentent des hauteurs équivalentes et en ce qu’ils présentent respectivement une face supérieure (34) dont l’inclinaison est indépendante de l’inclinaison des autres faces supérieures, chacune des faces supérieures étant centrée sur le point de focalisation commun.
- 9. Source de lumière (14) selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce que, pour une direction donnée passant par le centre de source, elle comporte une alternance d’éléments émissifs (16) et d’éléments réfléchissants (18).
- 10. Source de lumière (14) selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le support (20) est un substrat en saillie duquel s’étendent une pluralité de bâtonnets électroluminescents de dimensions submillimétriques formant lesdits éléments émissifs (16), et dans laquelle les éléments réfléchissants (18) s'étendant en saillie du substrat, entre lesdits bâtonnets.
- 11. Source de lumière (14) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que les bâtonnets (16) et les éléments réfléchissants (18) s'étendent depuis le même substrat (20).
- 12. Module lumineux (10) comportant une source de lumière (14) selon l’une des revendications précédentes.
- 13. Module lumineux (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu’il comporte une optique de mise en forme (12) des rayons émis par la source de lumière (14), ladite source de lumière étant configurée pour réfléchir de façon catadioptrique des rayons (RL) entrant dans le module et impactant la source après passage par l’optique de mise en forme.
- 14. Module lumineux (10) selon la revendication précédente, en combinaison avec la revendication 3, caractérisé en ce que le point de focalisation commun est confondu avec un foyer (E) de l’optique de mise en forme (12).
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