FR3079467A1 - Dispositif lumineux a matrice monolithique de vehicule automobile pour ecriture au sol - Google Patents

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Marie PELLARIN
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Abstract

La présente invention propose un dispositif lumineux pour véhicule automobile, comportant un premier module apte à projeter un premier faisceau de type route, partiel ou complet, pixélisé, un deuxième module apte à projeter un deuxième faisceau de type écriture sur route pixélisé, et un troisième module apte à projeter un troisième faisceau à coupure (de type croisement). Les premier, deuxième et troisième modules sont agencés de sorte à ce que les premier et deuxième faisceaux se recouvrent au moins partiellement verticalement ; et les deuxième et troisième faisceaux se recouvrent au moins partiellement verticalement.

Description

Dispositif lumineux à matrice monolithique de véhicule automobile pour écriture au sol
Domaine de l’invention
L’invention a trait au domaine technique de l’éclairage et de la signalisation de véhicule automobile, plus particulièrement les dispositifs lumineux permettant l’écriture au sol d’informations destinée aux usagers de la route y compris les piétons.
Introduction du sujet et Etat de la techinque
La projection d’un faisceau lumineux par un dispositif lumineux de véhicule automobile permet classiquement d’éclairer la route avec un éclairage global et ainsi d’augmenter la visibilité en cas d’obscurité, par exemple de nuit. Cela permet une conduite sécurisée du véhicule.
Ces dispositifs lumineux de véhicule automobile fournissent les fonctions classiques d’éclairage et/ou de signalisation, et notamment une fonction de feux de route aussi notée HB (acronyme de l’anglais « high beam >>), une fonction de feux de croisement notée LB (acronyme de l’anglais « low beam >>). Ces fonction HB et LB sont réglementées, par exemple par la règlementation ECE. En particulier, les règlementations requièrent que le faisceau lumineux de la fonction LB comprennent une ligne de coupure comportant une zone oblique ; la partie haute de la zone oblique est appelée « shoulder >> et la partie basse de la zone oblique est appelée « kink >>. Au-dessus de la ligne de coupure, peu ou pas de lumière peut être émise. Au-dessous de la ligne de coupure, la lumière est émise.
Les développements récents dans le domaine de ces dispositifs lumineux on permis de leur adjoindre des fonctionnalités supplémentaires. Il est ainsi possible de produire un faisceau lumineux pixélisé pour réaliser cet éclairage. Avec un tel faisceau lumineux, le dispositif lumineux peut également réaliser des fonctions d’éclairage localisées, par exemple projeter un motif sur la scène. De telles fonctions sont connues du domaine de l'éclairage adaptatif ou ADB acronyme de l’anglais « adaptive driving beam >>). On connaît par exemple l’éclairage non éblouissant (« glare free >> en anglais), consistant par exemple à assombrir une zone correspondant à un véhicule venant de face pour ne pas éblouir cet autre usager. On connaît également la fonction d’éclairage virage ou DBL (acronyme de l’anglais dynamic bending light >>) qui modifie la zone éclairée de la scène lorsque le véhicule a une direction qui n’est pas rectiligne, par exemple dans un virage ou dans une intersection routière.
Dans le but d’obtenir un faisceau pixélisé respectant cette ligne de coupure, on connaît des dispositifs lumineux comprenant une source laser, une matrice de micromiroirs pour balayer le champ à éclairer et d’écrire au sol et un dispositif de conversion de longueur d’onde pour obtenir une lumière blanche par synthèse additive pour l’éclairage. Toutefois ces dispositifs sont très onéreux. En outre il serait difficile de multiplier les sources laser car il est très compliqué de combiner les faisceaux de différentes diodes laser de manière à avoir un diamètre faisceau suffisamment petit à la fois au niveau du système de balayage et du dispositif de conversion de longueur d’onde.
L'invention vise donc à obtenir un dispositif lumineux qui apporte de nouvelles possibilités de disposition et de conception, et compatible avec un bon compromis entre performance d’éclairage, notamment permettant de doubler l’intensité lumineuse du centre de la fonction de feu de route tout en permettant l’écriture au sol d’information, et présentant une bonne dissipation thermique.
Objet de l’invention
La présente invention propose un dispositif lumineux pour véhicule automobile, comportant un premier module apte à projeter un premier faisceau de type route, partiel ou complet, pixélisé, un deuxième module apte à projeter un deuxième faisceau de type écriture sur route pixélisé, et un troisième module apte à projeter un troisième faisceau à coupure (de type croisement). Les premier, deuxième et troisième modules sont agencés de sorte à ce que les premier et deuxième faisceaux se recouvrent au moins partiellement verticalement ; et les deuxième et troisième faisceaux se recouvrent au moins partiellement verticalement.
On entend par module apte à réaliser un faisceau pixélisé notamment un module comportant :
- une source lumineuse pixélisée comportant une pluralité d’émetteurs élémentaires agencés en matrice, chacun des émetteurs élémentaires étant activable sélectivement pour émettre un faisceau lumineux élémentaire ; et
- un élément optique de projection associé à ladite source lumineuse pixélisée pour projeter chacun desdits faisceaux lumineux élémentaires sous la forme d’un pixel, l’ensemble des pixels formant ledit faisceau pixélisé.
Avantageusement, la source lumineuse pixélisée est associée à une unité de contrôle apte à contrôler sélectivement l’intensité lumineuse de chacun des pixels du faisceau pixélisé, et notamment à activer ou à désactiver sélectivement chacun des pixels dudit faisceau pixélisé, en fonction d’instructions de contrôle reçues par ladite unité de contrôle.
Avantageusement, l’élément optique de projection est agencé de sorte à ce que le faisceau pixélisé présente une amplitude verticale d’au moins 5° et une amplitude horizontale d’au moins 5°. Ces amplitudes horizontale et verticale permettent d’assurer que le faisceau pixélisé soit projeté sur une zone de la route suffisamment vaste pour réaliser des fonctions d’écritures sur route par projection d’un motif dans ce faisceau pixélisé, et notamment des fonctions d’affichage de marquage au sol, d’assistance à la conduite et de projection d’informations GPS, ou encore des fonctions d’éclairage adaptatifs nécessitant une pixellisation du faisceau d’éclairage et notamment des fonctions d’éclairage de type feu de route non éblouissant ou de type éclairage dynamique en virage.7 L’élément optique de projection peut ainsi comprendre l’un ou une combinaison de plusieurs des composants optiques suivants : lentille, réflecteur, guide, collimateur, prisme.
Le cas échéant, la source lumineuse pixélisée peut comporter au moins 20 colonnes et au moins 20 lignes d’émetteurs élémentaires, notamment au moins 32 lignes et colonnes d’émetteurs élémentaires.
Ces nombres de colonnes et de lignes minimales d’émetteurs élémentaires, en combinaison avec les amplitudes verticale et horizontale précédemment mentionnées permettent d’obtenir, pour chacun des faisceaux lumineux élémentaires, une fois projeté par l’élément optique de projection, une ouverture angulaire inférieure à 0,5°, voire inférieure à 0,3°. De la sorte, on obtient une résolution minimale du faisceau pixélisé lorsqu’il est projeté sur la route telle qu’on garantie une perception satisfaisante dudit motif projeté dans le faisceau pixélisé par un usager de la route et/ou par le conducteur du véhicule ainsi équipé.
Avantageusement, les émetteurs élémentaires et l’élément optique de projection sont agencés de sorte à ce que deux pixels voisins, c’est-à-dire deux pixels adjacents sur une même ligne ou sur une même colonne, soient contigus, c’est-à-dire que leurs bords adjacents soient confondus.
Par source lumineuse pixélisée, on entend également l’ensemble d’au moins une source de lumière formée d’au moins une diode électroluminescente émettant de la lumière et d’une matrice de micro-miroirs (également connue sous l’acronyme DMD, pour l’anglais Digital Micromirror Device) qui dirige les rayons lumineux issus de ladite au moins une source de lumière par réflexion vers un élément optique de projection. Le cas échéant, un élément optique permet de collecter les rayons de la au moins une source de lumière afin de les concentrer et les diriger vers la surface de la matrice de micro-miroirs. Chaque micro miroir peut pivoter entre deux positions fixes, une première position dans laquelle les rayons lumineux sont réfléchis vers l’élément optique de projection, et une deuxième position dans laquelle les rayons lumineux sont réfléchis dans une direction différente de l’élément optique de projection. Les deux positions fixes sont orientées de la même manière pour tous les micro-miroirs et forment par rapport à un plan de référence support de la matrice de micro miroirs un angle a caractéristique de la matrice de micromiroirs, défini dans ses spécifications. Cet angle a est généralement inférieur à 20° et vaut usuellement environ 12°. Ainsi, chaque micro-miroir réfléchissant une petite partie des rayons lumineux incidents sur la matrice de micro-miroir, l’actionnement et le pilotage du changement de position permet de modifier la forme du faisceau émis par l’élément optique de projection et in fine sur la route.
Par source lumineuse pixélisée, on entend également un système à balayage laser dans lequel une source laser émettant un faisceau laser vers des dispositifs de balayage configurés pour balayer avec le faisceau laser la surface d’un élément convertisseur de longueur d’ondes, surface qui est imagée par un élément optique de projection. Le balayage du faisceau est accompli par les dispositifs de balayage à une vitesse suffisamment grande pour que l’œil humain ne perçoive pas son déplacement dans l’image projetée. Le pilotage synchronisé de l’allumage de la source laser et du mouvement de balayage du faisceau permet de générer un faisceau lumineux pixélisé. Ici, les dispositifs de balayage sont un micro-miroir mobile, permettant de balayer la surface de l’élément convertisseur de longueur d’ondes par réflexion du faisceau laser. Les micro-miroirs mentionnés comme dispositifs de balayage sont par exemple de type MEMS (pour « Micro-Electro-Mechanical Systems >> en anglais ou microsystème électromécanique). Cependant, l’invention n’est nullement limitée à ce moyen de balayage et peut utiliser d’autres sortes de dispositifs de balayage, telle une série de miroirs agencés sur un élément rotatif, la rotation de l’élément engendrant un balayage de la surface de transmission par le faisceau laser
Par source lumineuse pixélisée, on entend également une source électroluminescente (appelée en l’anglais « solid-state light source »). La source électroluminescente comprend une pluralité d’éléments élémentaires dits éléments électroluminescents agencés en matrice selon au moins deux colonnes et deux lignes. Des exemples d’éléments électroluminescents incluent la diode électroluminescente ou LED (acronyme anglais pour « Light Emitting Diode »), la diode électroluminescente organique ou OLED (acronyme anglais pour « Organic Light-Emitting Diode »), ou la diode électroluminescente polymérique ou PLED (acronyme anglais pour « Polymer LightEmitting Diode »), ou encore la micro-LED.
De préférence, la source électroluminescente comprend au moins une matrice d’éléments électroluminescents monolithique, aussi appelée matrice monolithique. Dans une matrice monolithique, les éléments électroluminescents sont crûs depuis un substrat commun et sont connectés électriquement de manière à être activables sélectivement, individuellement ou par sous-ensemble d’éléments électroluminescents. Le substrat peut être majoritairement en matériau semi-conducteur. Le substrat peut comporter un ou plusieurs autres matériaux, par exemple non semi-conducteurs. Ainsi chaque élément électroluminescent ou groupe d’éléments électroluminescents peut former un pixel lumineux et peut émettre de la lumière lorsque son ou leur matériau est alimenté en électricité. La configuration d’une telle matrice monolithique permet l’agencement de pixels activables sélectivement très proches les uns des autres, par rapport aux diodes électroluminescentes classiques destinées à être soudés sur des plaques de circuits imprimés. La matrice monolithique au sens de l’invention comporte des éléments électroluminescents dont une dimension principale d’allongement, à savoir la hauteur, est sensiblement perpendiculaire à un substrat commun, cette hauteur étant au plus égale au micromètre.
Avantageusement, la ou les matrices monolithiques aptes à émettre des rayons lumineux peuvent être couplées à une unité de contrôle de l’émission lumineuse de la source pixélisée. L’unité de contrôle peut ainsi commander (on peut également dire piloter) la génération et/ou la projection d’un faisceau lumineux pixélisé par le dispositif lumineux. L’unité de contrôle peut être intégrée au dispositif lumineux. L’unité de contrôle peut être montée sur une ou plusieurs des matrices, l’ensemble formant ainsi un module lumineux. L’unité de contrôle peut comporter une unité centrale de traitement couplée avec une mémoire sur laquelle est stockée un programme d’ordinateur qui comprend des instructions permettant au processeur de réaliser des étapes générant des signaux permettant le contrôle de la source lumineuse. L’unité de contrôle peut ainsi par exemple contrôler individuellement l’émission lumineuse de chaque pixel d’une matrice. En outre, la luminance obtenue par la pluralité d’éléments électroluminescents est d’au moins 60Cd/mm2, de préférence d’au moins 80Cd/mm2.
L’unité de contrôle peut former un dispositif électronique apte à commander les éléments électroluminescents. L’unité de contrôle peut être un circuit intégré. Un circuit intégré, encore appelé puce électronique, est un composant électronique reproduisant une ou plusieurs fonctions électroniques et pouvant intégrer plusieurs types de composants électroniques de base, par exemple dans un volume réduit (i.e. sur une petite plaque). Cela rend le circuit facile à mettre en oeuvre. Le circuit intégré peut être par exemple un ASIC ou un ASSP. Un ASIC (acronyme de l'anglais « Application-Specific Integrated Circuit >>) est un circuit intégré développé pour au moins une application spécifique (c'est-à-dire pour un client). Un ASIC est donc un circuit intégré (microélectronique) spécialisé. En général, il regroupe un grand nombre de fonctionnalités uniques ou sur mesure. Un ASSP (acronyme de l’anglais « Application Spécifie Standard Product >>) est un circuit électronique intégré (micro-électronique) regroupant un grand nombre de fonctionnalités pour satisfaire à une application généralement standardisée. Un ASIC est conçu pour un besoin plus particulier (spécifique) qu'un ASSP. L’alimentation en électricité des matrices monolithiques est réalisée via le dispositif électronique, luimême alimenté en électricité à l’aide par exemple d’au moins connecteur le reliant à une source d’électricité. La source d’électricité peut être interne ou externe au dispositif selon l’invention. Le dispositif électronique alimente la source lumineuse en électricité. Le dispositif électronique est ainsi apte à commander la source lumineuse.
Selon l’invention, la source de lumière comprend au moins une matrice monolithique dont les éléments électroluminescents s’étendent en saillie d’un substrat commun à partir duquel ils ont crû respectivement. Différents agencements d’éléments électroluminescents peuvent répondre à cette définition de matrice monolithique, dès lors que les éléments électroluminescents présentent l’une de leurs dimensions principales d’allongement sensiblement perpendiculaire à un substrat commun et que l’écartement entre les pixels, formés par un ou plusieurs éléments électroluminescents regroupés ensemble électriquement, est faible en comparaison des écartements imposés dans des agencements connus de chips carrés plates soudés sur une carte de circuits imprimés.
Notamment la source de lumière selon un aspect de l’invention peut comporter, tel que cela va être décrit plus en détails ci-après, une pluralité d’éléments électroluminescents distincts des autres et que l’on fait croître individuellement depuis le substrat, en étant connectés électriquement pour être activables sélectivement, le cas échéant par sous-ensembles au sein desquels des bâtonnets peuvent être activés simultanément.
Selon un mode de réalisation non représenté, la matrice monolithique comprend une une pluralité d’éléments électroluminescents, de dimensions submillimétriques, qui sont agencés en saillie d’un substrat de manière à former des bâtonnets de section hexagonale. Les bâtonnets électroluminescents s’étendent parallèlement à l'axe optique du module lumineux quand la source de lumière est en position dans le boîtier.
Ces bâtonnets électroluminescents sont regroupés, notamment par des connexions électriques propres à chaque ensemble, en une pluralité de portions activables sélectivement. Les bâtonnets électroluminescents prennent naissance sur une première face d’un substrat. 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 (AIGaN), ou à partir d’un alliage de phosphures d’aluminium, d’indium et de gallium (AlInGaP). Chaque bâtonnet électroluminescent s’étend selon un axe d’allongement définissant sa hauteur, la base de chaque bâtonnet étant disposée dans un plan de la face supérieure du substrat.
Les bâtonnets électroluminescents d’une même matrice monolithique présentent avantageusement la même forme et les mêmes dimensions. Ils sont chacun délimités par une face terminale et par une paroi circonférentielle qui s’étend le long de l’axe d’allongement du bâtonnet. 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 essentiellement à partir de la paroi circonférentielle, étant entendu que des rayons lumineux peuvent sortir également de la face terminale. Il en résulte que chaque bâtonnet électroluminescent 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. La hauteur d’un bâtonnet peut être comprise entre 2 et 10 pm, préférentiellement 8 pm; la plus grande dimension de la face terminale d’un bâtonnet est inférieure à 2 pm, préférentiellement inférieure ou égale à 1 pm.
On comprend que, lors de la formation des bâtonnets électroluminescents, la hauteur peut être modifiée d’une zone de la source de lumière à l’autre, de manière à accroître la luminance de la zone correspondante lorsque la hauteur moyenne des bâtonnets la constituant est augmentée. Ainsi, un groupe de bâtonnets électroluminescents peut avoir une hauteur, ou des hauteurs, différentes d’un autre groupe de bâtonnets électroluminescents, ces deux groupes étant constitutifs de la même source de lumière à semi-conducteur comprenant des bâtonnets électroluminescents de dimensions submillimétriques. La forme des bâtonnets électroluminescents peut également varier d’une matrice monolithique à l’autre, notamment sur la section des bâtonnets et sur la forme de la face terminale. Les bâtonnets présentent une forme générale cylindrique, et ils peuvent notamment présenter une forme de section polygonale, et plus particulièrement hexagonale. On comprend qu’il importe que de la lumière puisse être émise à travers la paroi circonférentielle, que celle-ci présente une forme polygonale ou circulaire.
Par ailleurs, la face terminale peut présenter une forme sensiblement plane et perpendiculaire à la paroi circonférentielle, de sorte qu’elle s’étend sensiblement parallèlement à la face supérieure du substrat, ou bien elle peut présenter une forme bombée ou en pointe en son centre, de manière à multiplier les directions d’émission de la lumière sortant de cette face terminale.
Les bâtonnets électroluminescents sont agencés en matrice à deux dimensions. Cet agencement pourrait être tel que les bâtonnets soient agencés en quinconce. De manière générale, les bâtonnets sont disposés à intervalles réguliers sur le substrat et la distance de séparation de deux bâtonnets électroluminescents immédiatement adjacents, dans chacune des dimensions de la matrice, doit être au minimum égale à 2 pm, préférentiellement compris entre 3 pm et 10 pm, afin que la lumière émise par la paroi circonférentielle de chaque bâtonnet puisse sortir de la matrice de bâtonnets électroluminescents. Par ailleurs, on prévoit que ces distances de séparation, mesurées entre deux axes d’allongement de bâtonnets adjacents, ne soient pas supérieures à 100 pm.
Selon un autre mode de réalisation non représenté, la matrice monolithique peut comporter des éléments électroluminescents formés par des couches d’éléments électroluminescents épitaxiées, notamment une première couche en GaN dopée n et une seconde couche en GaN dopée p, sur un substrat unique, par exemple en carbure de silicium, et que l’on découpe (par meulage et/ou ablation) pour former une pluralité de pixels respectivement issus d’un même substrat. Il résulte d’une telle conception une pluralité de blocs électroluminescents tous issus d’un même substrat et connectés électriquement pour être activables sélectivement les uns des autres.
Dans un exemple de réalisation selon cet autre mode, le substrat de la matrice monolithique peut présenter une épaisseur comprise entre 100 pm et 800 pm, notamment égale à 200 pm ; chaque bloc peut présenter une largeur et largeur, chacune étant comprise entre 50 pm et 500 pm, préférentiellement comprise entre 100 pm et 200 pm. Dans une variante, la longueur et la largeur sont égales. La hauteur de chaque bloc est inférieur à 500 pm, préférentiellement inférieur à 300 pm. Enfin la surface de sortie de chaque bloc peut être faite via le subtrat du côté opposée à l’épitaxie. La distance de séparation entre deux pixels. La distance entre chaque pixel contigü peut être inférieure à 1 pm, notamment inférieure à 500 pm, et elle est préférentiellement inférieure à 200 pm.
Selon un autre mode de réalisation non représenté, aussi bien avec des bâtonnets électroluminescents s’étendant respectivement en saillie d’un même substrat, tels que décrit ci-dessus, qu’avec des blocs électroluminescents obtenus par découpage de couches électroluminescentes superposées sur un même substrat, la matrice monolithique peut comporter en outre une couche d’un matériau polymère dans laquelle les éléments électroluminescents sont au moins partiellement noyés. La couche peut ainsi s’étendre sur toute l’étendue du substrat ou seulement autour d’un groupe déterminé d’éléments électroluminescents. Le matériau polymère, qui peut notamment être à base de silicone, crée une couche protectrice qui permet de protéger les éléments électroluminescents sans gêner la diffusion des rayons lumineux. En outre, il est possible d’intégrer dans cette couche de matériau polymère des moyens de conversion de longueur d’onde, et par exemple des luminophores, aptes à absorber au moins une partie des rayons émis par l’un des éléments et à convertir au moins une partie de ladite lumière d’excitation absorbée en une lumière d’émission ayant une longueur d’onde différente de celle de la lumière d’excitation. On pourra prévoir indifféremment que les luminophores sont noyés dans la masse du matériau polymère, ou bien qu’ils sont disposés en surface de la couche de ce matériau polymère.
La source de lumière peut comporter en outre un revêtement de matériau réfléchissant pour dévier les rayons lumineux vers les surfaces de sorties de la source pixelisée.
Les éléments électroluminescents de dimensions submillimétriques définissent dans un plan, sensiblement parallèle au substrat, une surface de sortie déterminée. On comprend que la forme de cette surface de sortie est définie en fonction du nombre et de l’agencement des éléments électroluminescents qui la composent. On peut ainsi définir une forme sensiblement rectangulaire de la surface d’émission, étant entendu que celle-ci peut varier et prendre n’importe quelle forme sans sortir du contexte de l’invention.
Ainsi le premier module lumineux du dispositif lumineux permet de faire la fonction d’éclairage route, totale ou partielle, en projetant un faisceau lumineux complémentaire du faisceau à coupure généré par le troisième module lumineux. Le deuxième module, quant à lui, projette un faisceau de type écriture sur route lequel va se superposer au faisceau de type route ainsi qu’au faisceau à coupure. La superposition au moins partielle selon la verticale du faisceau lumineux de type route et faisceau du type écriture au sol, permet d’augmenter l’intensité lumineuse du faisceau route, notamment au centre de ce dernier et donc d’améliorer le confort du conducteur et autres usagers de la route. La superposition au moins partielle du faisceau de type écriture sur route avec le faisceau à coupure permet d’écrire au sol grâcé à la surintensité possible en pilotant la source lumineuse pixélisée du deuxième module ou en sous-alimentant le faisceau à coupure ou encore, en éteignant la partie concernée du faisceau à coupure si le troisième module comprend une source lumineuse pixellisée, les pixels étant activables sélectivement.
Avantageusement, les premiers et troisièmes faisceaux se recouvrent au moins partiellement verticalement.
Avantageusement, le dispositif lumineux comporte en outre une unité de contrôle apte à contrôler sélectivement l’intensité lumineuse de chacun des pixels du deuxième faisceau de sorte à projeter un motif dans le sous-faisceau formé par la combinaison des deuxième et troisième faisceaux.
Avantageusement, le sous-faisceau formé par la combinaison des premier et deuxième faisceaux présente (lorsqu’il est projeté sur un écran à 25m) un maximum d’intensité centré sur la ligne d’horizon et un axe vertical par lequel passe l’axe optique du dispositif lumineux.
Avantageusement, le premier module est apte à projeter un quatrième faisceau de type route partiel pixélisé juxtaposé horizontalement au premier faisceau de type route partiel pixélisé .
Avantageusement, le deuxième module est apte à projeter un cinquième faisceau de type route partiel pixélisé se recouvre au moins partiellement ou soit juxtaposé horizontalement au premier faisceau de type route partiel pixélisé.
Avantageusement, les premier et deuxième modules sont agencés de sorte à ce que le premier faisceau soit situé entre les quatrième et deuxièmes faisceaux ou entre les cinquièmes et deuxièmes faisceaux.
Avantageusement, le deuxième module est agencé de sorte à ce que le deuxième faisceau peut recouvrir au moins partiellement horizontalement avec le quatrième faisceau de type route partiel pixélisé.
Avantageusement, chaque faisceau pixélisé présente une amplitude verticale d’au moins 5° et une amplitude horizontale d’au moins 5°.
Avantageusement, la résolution du 1er faisceau est sensiblement identique à la résolution du 4ème faisceau.
Avantageusement, la résolution du 2ème faisceau est sensiblement identique à la résolution du 5ème faisceau.
Avantageusement, le dispositif lumineux Dispositif lumineux selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la résolution de chacun des 1er, 2ème, 4ème et 5ème faisceaux est sensiblement identique.
La présente invention propose en outre un véhicule automobile comprenant au moins un dispositif lumineux selon l’invention, préférentiellement au moins deux.
Avantageusement, chaque dispositif lumineux sont disposés de part et d’autre du véhicule automobile, préférentiellement de part et d’autre de l’axe longitudinale dudit véhicule.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront au cours de la description suivante de plusieurs de ses modes de réalisation, donnés à titre d'exemples non limitatifs, en regard des dessins joints dans lesquels :
- les figures 1 et 2 montrent des vues de face et de dessus d’un dispositif lumineux selon un mode de réalisation préféré de l’invention ;
- la figure 3 est un faisceau global projeté par le dispositif lumineux selon un premier mode de réalisation ;
- la figure 4 est un faisceau global projeté par le dispositif lumineux selon un troisième mode de réalisation ;
- la figure 5 est un faisceau global projeté par le dispositif lumineux selon un quatrième mode de réalisation ;
- la figure 6 est un faisceau global projeté par le dispositif lumineux selon un cinquième mode de réalisation.
On a représenté selon un premier mode de réalisation en figures 1 et 2 un dispositif lumineux 1 selon un mode de réalisation de l’invention. Ce dispositif lumineux comporte un premier module lumineux 2 apte à projeter un premier faisceau de type route partiel ou complet pixélisé HR, un deuxième module lumineux 3 apte à projeter un deuxième faisceau de type écriture sur route ER, et un troisième module lumineux 3 apte à projeter un troisième faisceau à coupure LB tel qu’un feu de croisement, pixélisé ou non. Les premier, deuxième et troisième faisceaux HR, ER, et LB ont été représentés en figure 3, en projection sur un écran placé à 25 mètres du dispositif lumineux 1 et sur lequel ont été matérialisé un axe horizontal H-H représentant l’horizon et un axe vertical V-V, perpendiculaire à l’axe horizontal H-H et croisant l’axe optique X du dispositif lumineux 1.
Le premier module 2 comporte :
une source lumineuse pixélisée 21 comportant 1232 pixels, chaque pixel comprenant au moins un émetteur élémentaire, agencés en matrice de 28 lignes de pixels par 44 colonnes de pixels, chacun des pixels étant activable sélectivement pour émettre un faisceau lumineux élémentaire ; et un élément optique de projection 22 associé à ladite source lumineuse pixélisée pour projeter chacun desdits faisceaux lumineux élémentaires sous la forme d’un pixel présentant une largeur et une longueur de 0,3°.
L’ensemble des pixels projetés par le premier module 2 forme ledit premier faisceau pixélisé HR. Ce faisceau HR présente une amplitude horizontale de 12° et une amplitude verticale de 9°. Il s’étend de façon asymétrique de part et d’autre de l’axe vertical V-V. Dans le cas présent, le dispositif lumineux 1 étant un projecteur droit du véhicule, le faisceau HR s’étend sur 4° du côté intérieur-véhicule et sur 8° du côté extérieur-véhicule. Il s’étend également sur 5° au dessus de l’axe horizontal H-H et sur 3° en dessous de l’axe horizontal H-H.
Dans le mode décrit, la source lumineuse pixélisée 21 comprend une matrice monolithique, telle que décrit précédemment. On pourra prévoir de remplacer la source lumineuse pixélisée 21 par n’importe quel autre type de source lumineuse pixélisée décrit ci-dessus, comme par exemple une matrice de diodes électroluminescentes ou une source lumineuse associée à une matrice d’éléments optoélectroniques comme des micro-miroirs. Le premier module lumineux peut comprendre d’autres éléments que ceux précédemment décrits. Ces éléments ne seront pas décrits dans le cadre de la présente invention puisqu’ils n’interagissent pas de manière fonctionnelle avec les dispositions selon l’invention.
Le troisième module 4 comporte :
une source lumineuse 41 comportant une pluralité d’émetteurs par exemple neuf diodes électroluminescentes agencées le long d’une ligne, chaque diode pouvant émettre un faisceau lumineux élémentaire ;
une pluralité 42 d’éléments optiques primaires disposés devant la matrice 41 pour collecter, mettre en forme et guider les faisceaux lumineux élémentaires issus de chacune des diodes électroluminescentes ; et un élément optique de projection 43 disposé devant les éléments optiques primaires pour projeter chacun desdits faisceaux lumineux élémentaires issus des éléments optiques primaires sous la forme d’un pixel présentant une largeur de 3° et une longueur de 5°.
Dans une variante de ce mode de réalisation les neuf diodes électroluminescentes sont activables sélectivement.
L’ensemble des pixels projetés par le troisième module 4 forme le troisième faisceau LB. Ce faisceau LB présente une amplitude horizontale de 20° et une amplitude verticale de 8°.
Le troisième module lumineux 3 est agencé pour que le troisième faisceau de type croisement présente une coupure supérieure de type croisement LB CO. Dans le cas présent, les éléments optiques primaires 42 sont agencés pour que leurs surfaces de sortie soient aboutées de sorte à ce que les bords inférieurs de ces surfaces soient jointifs et alignés et l’élément optique de projection 43 est focalisé sur ces surfaces de sortie. De la sorte, l’élément optique de projection 43 vient imager ces bords inférieurs en une coupure supérieure LBCO, définie par les bords supérieurs des pixels composant ce troisième faisceau lumineux.
Dans l’exemple décrit, la coupure supérieure comporte une unique portion horizontale plate, disposée à 0,57° en dessous de l’axe horizontal H-H.
Le second module 3 comporte :
une source lumineuse pixélisée 31 comportant 1232 pixels, chaque pixel comprenant au moins un émetteur élémentaire, agencés en matrice de 28 lignes de pixels par 44 colonnes de pixels, chacun des pixels étant activable sélectivement pour émettre un faisceau lumineux élémentaire ; et un élément optique de projection 32 associé à ladite source lumineuse pixélisée pour projeter chacun desdits faisceaux lumineux élémentaires sous la forme d’un pixel présentant une largeur et une longueur de 0,3°.
L’ensemble des pixels projetés par le premier module 2 forme ledit second faisceau pixélisé ER. Ce faisceau ER présente une amplitude horizontale de 12° et une amplitude verticale de 8°. Il s’étend de façon symétrique de part et d’autre de l’axe vertical V-V. Dans le cas présent, le dispositif lumineux 1 étant un projecteur droit du véhicule, le faisceau HR s’étend sur 6° du côté intérieur-véhicule et donc sur 6° du côté extérieurvéhicule. Il s’étend de manière asymétrique sur 3° au dessus de l’axe horizontal H-H et sur 5° en dessous de l’axe horizontal H-H.
Dans le mode décrit, la source lumineuse pixélisée 31 comprend une matrice monolithique, telle que décrit précédemment. On pourra prévoir de remplacer la source lumineuse pixélisée 31 par n’importe quel autre type de source lumineuse pixélisée décrit ci-dessus, comme par exemple une matrice de diodes électroluminescentes ou une source lumineuse associée à une matrice d’éléments optoélectroniques comme des micro-miroirs. Le premier module lumineux peut comprendre d’autres éléments que ceux précédemment décrits. Ces éléments ne seront pas décrits dans le cadre de la présente invention puisqu’ils n’interagissent pas de manière fonctionnelle avec les dispositions selon l’invention.
La superposition des différents faisceaux obtenus est indiquée en figure 3. Ainsi les faisceaux HR et ER notamment au croisement des lignes H-H et V-V. Ainsi l’intensité lumineuse du faisceau global est augmentée améliorant ainsi le confort visuel du conducteur.
On voit aussi que les faisceaux ER et LB se superposent. Au niveau de cette supersition plusieurs cas de figures se présentent :
- le faisceau ER présente une intensité lumineuse supérieure à celle du faisceau LB et alors il est possible d’écrire au sol par contraste positif pour que cela soit vu par le conducteur et/ou les autres usagers ;
- le faisceau LB est produit par une source lumineuse pixélisée du troisième module 4, dont les pixels sont adressables et activables individuellement, alors les pixels du faisceau LB de la zone commune avec le faisceau ER seront éteints pour faire apparaître le motif produit par le faisceau ER.
Enfin, le dispositif lumineux 1 comporte une unité de contrôle 5 apte à contrôler sélectivement chacun l’intensité lumineuse de chacun des pixels des premier et deuxième faisceaux HR et LB en fonction d’instructions de contrôle qu’elle reçoit, par exemple en allumant, en éteignant sélectivement les émetteurs élémentaires des sources lumineuses 21 et 31 ou encore en variant de façon croissante ou décroissante la puissance électrique fournie à chacun de ces émetteurs élémentaires.
Dans un deuxième mode de réalisation, le premier module 2 est apte à projeter un quatrième faisceau HR-CO de type route partiel pixélisé juxtaposé horizontalement au premier faisceau HR de type route partiel pixélisé. Le premier module 2 comprend alors une deuxième source lumineuse pixellisé du même type que la source lumineuse pixélisé 21 c'est-à-dire comportant 1232 pixels, chaque pixel comprenant au moins un émetteur élémentaire, agencés en matrice de 28 lignes de pixels par 44 colonnes de pixels, chacun des pixels étant activable sélectivement pour émettre un faisceau lumineux élémentaire. Un élément optique de projection est associé à ladite deuxième source lumineuse pixélisée de ce premier module 2 pour projeter chacun desdits faisceaux lumineux élémentaires sous la forme d’un pixel présentant une largeur et une longueur de 0,3°.
Le faisceau HR-CO présente une amplitude horizontale de 12° et une amplitude verticale de 8°. Dans le cas présent, le dispositif lumineux 1 étant un projecteur droit de véhicule, le faisceau HR-CO s’étend sur 12° à partir du bord droit du faisceau HR c'est-àdire du bord du côté extérieur-véhicule. Il s’étend également sur 5° au dessus de l’axe horizontal H-H et sur 3° en dessous de l’axe horizontal H-H.
Dans un troisième mode de réalisation, ce dernier reprenant la configuration du second mode de réalisation, le deuxième module 3 est apte à projeter un cinquième faisceau HR-CO2 de type route partiel pixélisé se recouvre au moins partiellement ou soit juxtaposé horizontalement au premier faisceau HR de type route partiel pixélisé. Ceci est illustré en figure 4.
Le deuxième module 3 comprend alors une deuxième source lumineuse pixélisée du même type que la source lumineuse pixélisé 31 c'est-à-dire comportant 1232 pixels, chaque pixel comprenant au moins un émetteur élémentaire, agencés en matrice de 28 lignes de pixels par 44 colonnes de pixels, chacun des pixels étant activable sélectivement pour émettre un faisceau lumineux élémentaire. Un élément optique de projection est associé à ladite deuxième source lumineuse pixélisée de ce deuxième module 3 pour projeter chacun desdits faisceaux lumineux élémentaires sous la forme d’un pixel présentant une largeur et une longueur de 0,3°.
Le faisceau HR-CO2 présente une amplitude horizontale de 12° et une amplitude verticale de 8°. Dans le cas présent, le dispositif lumineux 1 étant un projecteur droit de véhicule, le faisceau HR-CO s’étend sur 12° à partir du bord gauche du faisceau HR c'està-dire du bord du côté intérieur-véhicule. Il s’étend également sur 5° au dessus de l’axe horizontal H-H et sur 3° en dessous de l’axe horizontal H-H. du côté intérieur-véhicule
Dans cette configuration, on a encombrement limité et un faisceau route pixélisé qui s’étend sur toute la largeur du faisceau à coupure LB en plus des avantages précédentes.
Un quatrième mode de réalisation est identique au troisième mode de réalisation à l’exception du premier module 2. Ce dernier comporte :
une source lumineuse pixélisée comportant 2464 pixels, chaque pixel comprenant au moins un émetteur élémentaire, agencés en matrice de 28 lignes de pixels par 88 colonnes de pixels, chacun des pixels étant activable sélectivement pour émettre un faisceau lumineux élémentaire ; et un élément optique de projection associé à ladite source lumineuse pixélisée pour projeter chacun desdits faisceaux lumineux élémentaires sous la forme d’un pixel présentant une largeur et une longueur de 0,3°.
L’ensemble des pixels projetés par le premier module 2 forme un faisceau pixélisé HR-D. Ce faisceau HR-D présente une amplitude horizontale de 24° et une amplitude verticale de 9°. Il s’étend de façon asymétrique de part et d’autre de l’axe vertical V-V. Dans le cas présent, le dispositif lumineux 1 étant un projecteur droit du véhicule, le faisceau HR s’étend sur 4° du côté intérieur-véhicule et sur 20° du côté extérieur-véhicule.
Il s’étend également sur 5° au dessus de l’axe horizontal H-H et sur 3° en dessous de l’axe horizontal H-H.
Ainsi le premier module 2 est plus compacte, et donc le dispositif lumineux 1 aussi par rapport au troisième mode de réalisation. Les différents faisceaux lumineux obtenus sont illustrés en figure 5.
Dans un cinquième mode de réalisation, le premier module 2 comporte :
une source lumineuse pixélisée comportant 3696 pixels, chaque pixel comprenant au moins un émetteur élémentaire, agencés en matrice de 28 lignes de pixels par 132 colonnes de pixels, chacun des pixels étant activable sélectivement pour émettre un faisceau lumineux élémentaire ; et un élément optique de projection associé à ladite source lumineuse pixélisée pour projeter chacun desdits faisceaux lumineux élémentaires sous la forme d’un pixel présentant une largeur et une longueur de 0,3°.
L’ensemble des pixels projetés par le premier module 2 forme le faisceau pixélisé HR-G. Ce faisceau HR-G présente une amplitude horizontale de 36° et une amplitude verticale de 9°. Il s’étend de façon asymétrique de part et d’autre de l’axe vertical V-V. Dans le cas présent, le dispositif lumineux 1 étant un projecteur droit du véhicule, le faisceau HR s’étend sur 16° du côté intérieur-véhicule et sur 20° du côté extérieurvéhicule. Il s’étend également sur 5° au dessus de l’axe horizontal H-H et sur 3° en dessous de l’axe horizontal H-H.
Ainsi le premier module 2 est plus compacte, et donc le dispositif lumineux 1 aussi par rapport au troisième mode de réalisation. Les différents faisceaux lumineux obtenus sont illustrés en figure 5.
Les deuxième et troisième modules restent identiques au premier mode de réalisation.
Dans une variante des modes de réalisations décrits ci-dessus, les sources lumineuses pixélisées peuvent aussi avoir des résolutions différentes entre elles selon les exigences demandées.
On comprend que dans chacun des cas de mise en oeuvre d’une source monolithique selon l’invention, on peut ainsi, par le raccordement électrique des éléments électroluminescents distincts des autres ou bien par la forme des découpages des blocs électroluminescents, réaliser des agencements particuliers des portions activables sélectivement dans la surface d’émission, que ce soit au niveau de leurs formes ou de leurs dimensions.
Tel que cela a été précisé précédemment, le substrat peut être commun à l’ensemble des éléments électroluminescents composant les différentes portions de la matrice monolithique. On optimise ainsi le nombre de fils de raccordement électriques, et on facilite le rapprochement l’une de l’autre des portions de la source de lumière, le caractère jointif de cet agencement étant particulièrement intéressant pour l’obtention d’un flux homogène lorsque les deux portions de la source de lumière électroluminescentes sont activées simultanément.
La description qui précède explique clairement comment l’invention permet d’atteindre les objectifs qu’elle s’est fixés et notamment de proposer un dispositif lumineux qui permette de réaliser à moindre coût, et sans perte de qualité photométrique, un éclairage multifonction, c’est-à-dire un éclairage qui permette la réalisation d’une fonction d’éclairage non éblouissant, à coupure, une fonction d’éclairage à longue portée, avec une unique optique de mise en forme et une fonction de signalisation via l’écriture sur la route. Il est particulièrement avantageux selon l’invention que l’on combine une source monolithique, et par exemple une source à semi-conducteur comprenant des bâtonnets électroluminescents, et une optique de mise en forme simple, c’est-à-dire à titre d’exemple une lentille convergente et/ou un miroir parabolique, sans que soit nécessaire des surfaces optiques intermédiaires entre ces deux éléments.
Sauf indication spécifique du contraire, les caractéristiques techniques décrites en détail pour un mode de réalisation donné peuvent être combinées aux caractéristiques techniques décrites dans le contexte d’autres modes de réalisation décrits à titre d’exemples et de manière non limitative.

Claims (11)

1. Dispositif lumineux pour véhicule automobile, comportant :
un premier module apte à projeter un premier faisceau de type route partiel ou complet pixélisé, et un deuxième module apte à projeter un deuxième faisceau de type écriture sur route pixélisé, et
- un troisième module apte à projeter un troisième faisceau à coupure (de type croisement), caractérisé en ce que les premier, deuxième et troisième modules sont agencés de sorte à ce que les premier et deuxième faisceaux se recouvrent au moins partiellement verticalement ; et les deuxième et troisième faisceaux se recouvrent au moins partiellement verticalement.
2. Dispositif lumineux selon la revendication précédente, comportant en outre le une unité de contrôle apte à contrôler sélectivement l’intensité lumineuse de chacun des pixels du deuxième faisceau de sorte à projeter un motif dans le sous-faisceau formé par la combinaison des deuxième et troisième faisceaux.
3. Dispositif lumineux selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le sous-faisceau formé par la combinaison des premier et deuxième faisceaux présente un maximum d’intensité centré sur la ligne d’horizon et un axe vertical par lequel passe l’axe optique du dispositif lumineux.
4. Dispositif lumineux selon selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le premier module est apte à projeter un quatrième faisceau de type route partiel pixélisé juxtaposé horizontalement au premier faisceau de type route partiel pixélisé.
5. Dispositif lumineux selon la revendication précédente, dans lequel le deuxième module est apte à projeter un cinquième faisceau de type route partiel pixélisé se recouvre au moins partiellement ou soit juxtaposé horizontalement au premier faisceau de type route partiel pixélisé.
6. Dispositif lumineux selon la revendication précédente, dans lequel les premier et deuxième modules sont agencés de sorte à ce que le premier faisceau soit situé entre les quatrième et deuxièmes faisceaux ou entre les cinquièmes et deuxièmes faisceaux.
7. Dispositif lumineux selon l’une des revendications 4 à 6, dans lequel le deuxième module est agencé de sorte à ce que le deuxième faisceau peut recouvrir au moins partiellement horizontalement avec le quatrième faisceau de type route partiel pixélisé.
8. Dispositif lumineux selon l’une des revendications précédentes, dans lequel chaque faisceau pixélisé présente une amplitude verticale d’au moins 5° et une amplitude horizontale d’au moins 5°.
9. Dispositif lumineux selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la résolution du 1er faisceau est sensiblement identique à la résolution du 4eme faisceau.
10. Dispositif lumineux selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la résolution du 2eme faisceau est sensiblement identique à la résolution du 5eme faisceau.
11. Dispositif lumineux selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la résolution de chacun des 1er, 2eme, 4eme et 5eme faisceaux est sensiblement identique.
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