FR3083295A1 - Source de lumiere permettant l'emission de lumieres blanches distinctes - Google Patents

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Abstract

Une source de lumière pixellisée (2) comprend un substrat sur lequel sont agencés d'une part des éléments électroluminescents (9) répartis en une pluralité de pixels (12), chaque pixel comportant au moins deux éléments électroluminescents, et d'autre part une couche de luminophore (10) permettant la transformation de la lumière émise par les éléments électroluminescents en au moins une lumière blanche de température donnée. La couche de luminophore (10) présente, pour un pixel donné, au moins deux zones distinctes, à savoir une première zone (18) et une deuxième zone (20), chacune en regard d'un des éléments électroluminescents correspondants de ce substrat, la première zone étant configurée pour permettre l'émission d'une première lumière blanche et la deuxième zone étant configurée pour permettre l'émission d'une deuxième lumière blanche, la première lumière blanche et la deuxième lumière blanche étant de température de couleur différente.

Description

SOURCE DE LUMIÈRE PERMETTANT L’EMISSION DE LUMIERES BLANCHES DISTINCTES
L’invention relève du domaine des systèmes d’éclairage pour véhicule automobile, et elle concerne notamment le domaine des systèmes d’éclairage intérieur pixellisé, permettant de projeter dans l’habitacle d’un véhicule un faisceau lumineux pixellisé.
Les systèmes d’éclairage pixellisés comportent une optique de projection sur laquelle sont dirigés des rayons émis par une source de lumière comportant une pluralité d’élément lumineux émissifs répartis en pixels adressables sélectivement. Un circuit intégré est configuré pour permettre l’allumage ou l’extinction de chacun des pixels et générer de la sorte, en sortie de l’optique de projection, une image pixellisée spécifique à projeter en sortie du système d’éclairage, par exemple dans l’habitacle du véhicule.
On connaît des sources lumineuses, susceptibles d’équiper des systèmes d’éclairage pixellisé, qui sont formées par un substrat comportant une pluralité d’éléments lumineux adressables sélectivement et, sur le trajet d’émission des rayons émis par ces éléments lumineux, une couche de luminophore. Les éléments lumineux sont dans ce cas des diodes électroluminescentes bleues, c’est-à-dire qu’elles sont adaptées pour émettre des rayons lumineux de longueur d’onde appartenant au domaine de longueur d’onde de la couleur bleue. La couche de luminophore est disposée sur le trajet de ces rayons pour convertir au moins certains de ces rayons lumineux en rayons lumineux appartenant à un domaine de longueur d’onde différent. La synthèse additive de ces rayons lumineux permet la projection d’un faisceau de couleur blanche règlementaire en sortie d’un dispositif lumineux.
La couche de luminophore peut consister en une couche de luminophore entièrement composée de luminophore jaune, ou entièrement composée d’un mélange de luminophore jaune et de luminophore rouge, ou composée de luminophore orange, selon la température de couleur qu’on souhaite obtenir en sortie de la LED blanche. Il convient de noter que la continuité de la composition de la couche de luminophore permet d’obtenir un faisceau stable dont la couleur est constante sur toute la zone de projection pour un instant déterminé de projection.
Lorsque les diodes électroluminescentes émettent des rayons de lumière bleue, ces derniers sont au moins en partie diffusés en direction de la couche de luminophore. Une partie des rayons de lumière bleue traverse la couche de luminophore sans être altérée, alors que l’autre partie des rayons de lumière bleue est altérée par des molécules réactives du luminophore. Ces molécules réactives transforment les rayons de lumière bleue en des rayons lumineux de couleur différente, à savoir des rayons lumineux de lumière jaune lorsque le luminophore est du luminophore jaune ou des rayons de lumière rouge lorsque le luminophore est du luminophore rouge ou des rayons de couleur orange lorsque le luminophore est de couleur orange. Ces rayons transformés se mélangent en sortie de la couche de luminophore avec les rayons bleus non transformés pour former par addition un faisceau de lumière blanche.
Le faisceau de lumière blanche projeté présente une température qui dépend de la longueur d’onde d’émission des rayons de la diode électroluminescente et du type de luminophore utilisé pour transformer ces rayons. Lorsque la couche de luminophore est composée de luminophore jaune, le faisceau en sortie de cette couche qui résulte de la transformation des rayons initialement émis est d’une couleur blanche froide, c’est-à-dire avec une température élevée qui peut être de l’ordre de 6000K, alors que lorsque la couche de luminophore est composée d’un mélange d’un des luminophores jaune, orange ou rouge, le faisceau en sortie de cette couche qui résulte de la transformation des rayons initialement émis est d’une couleur blanche chaude, c’est-à-dire avec une température basse qui peut être de l’ordre de 2000K.
Par ailleurs, les acteurs du marché automobile visent à proposer aux utilisateurs des véhicules un éclairage intérieur plus ou moins chaud en fonction des conditions de conduite, et par exemple des heures de la journée. A titre d’exemple, il peut être souhaité que de la lumière blanche chaude, c’est-àdire à une température d’environ 2000 K, soit projetée en fin de journée tandis que de la lumière blanche froide, c’est-à-dire à une température d’environ 6ooo K, soit projetée en début de journée. Une telle fonctionnalité est difficile ou coûteuse à mettre en œuvre sur la base des sources lumineuses telles qu’elles ont été présentées. Le pilotage en intensité de l’émission des diodes électroluminescentes, avec une couche de luminophore dont la composition ne change pas selon les conditions de conduite, ne permet pas d’avoir une plage de variation des températures suffisantes pour avoir un effet sur le ressenti du conducteur. Une solution peut être de disposer un filtre en aval de la source de lumière qui est escamoté ou non selon les conditions de conduite et la température de lumière blanche que l’on souhaite projeter dans l’habitacle. On comprend qu’une telle installation est complexe à mettre en œuvre dans une zone d’encombrement réduite.
L’invention s’inscrit dans ce double contexte de réalisation d’un éclairage pixellisé et d’un éclairage devant fournir une lumière en sortie de température variable selon les cas d’utilisation. L’invention a pour objet une source de lumière d'un système d’éclairage pour véhicule automobile comprenant un substrat sur lequel sont agencés d’une part des éléments électroluminescents répartis en une pluralité de pixels, chaque pixel comportant au moins deux éléments électroluminescents, et d’autre part une couche de luminophore permettant la transformation de la lumière émise par les éléments électroluminescents en au moins une lumière blanche de température donnée. La couche de luminophore présente, pour un pixel donné, au moins deux zones distinctes, à savoir une première zone et une deuxième zone, chacune en regard d'un des éléments électroluminescents correspondants de ce substrat, la première zone étant configurée pour permettre l'émission d’une première lumière blanche et la deuxième zone étant configurée pour permettre l'émission d’une deuxième lumière blanche, la première lumière blanche et la deuxième lumière blanche étant de température de couleur différente.
La couche de luminophore est agencée selon un axe optique de la source en aval des éléments électroluminescents. Cette couche peut notamment être déposée directement contre une face du substrat, ou bien de manière alternative être agencée à distance du substrat.
Par pixel, on entend une surface du substrat comprenant une pluralité d’élément électroluminescents qui sont pilotés par un même circuit intégré pour permettre leur extinction simultanée si le pixel correspondant ne doit pas être allumé pour la projection d’une image spécifique. Selon l’invention, chaque pixel comporte une pluralité d’éléments électroluminescents et chacun de ces éléments électroluminescents forme au sein de ce pixel un sous ensemble, que l’on peut nommer sous-pixel.
Les zones de la couche de luminophore sont en regard d’éléments électroluminescents, et donc de sous-pixels, déterminés en ce que la projection, selon l’axe optique de la source de lumière, d’un pixel formé par les éléments émissifs sur la couche de luminophore permet de superposer un sous-pixel formé par un élément émissif et une zone de la couche de luminophore. De la sorte, on comprend que les rayons émis par un élément émissif sont amenés à traverser principalement une unique zone de la couche de luminophore. On comprend que la couche de luminophore est de la sorte pixellisée de façon conforme à la répartition pixellisée des éléments émissifs, avec au moins une première zone et une deuxième zone dans chaque pixel.
Ainsi, le pilotage des sources permet de s’assurer que de la lumière passe uniquement dans les différentes premières zones de la couche de luminophore, pour la formation en sortie d’une première lumière blanche de couleur déterminée, ou bien qu’elle passe uniquement dans les différentes deuxièmes zones de cette couche, pour la formation en sortie d’une deuxième lumière blanche de couleur déterminée, ou bien encore qu’elle passe dans toutes les zones, pour la formation en sortie d’une troisième lumière blanche de couleur déterminée.
De la sorte, il est possible d’obtenir trois couleurs blanches différentes en sortie, à savoir une première lumière blanche de couleur froide, par exemple 6000K, une deuxième lumière blanche de couleur chaude, par exemple 2000K, et une troisième lumière blanche de couleur tempérée, par exemple 4000K.
Selon l’invention, on différencie les deux zones correspondant à un pixel du substrat, pour que l’une puisse réaliser l'émission d’une première lumière blanche et que l’autre puisse réaliser l’émission d’une deuxième lumière blanche, soit par leur épaisseur respective, soit par leur composition, lesdites zones pouvant alors être de même épaisseur.
Par épaisseur, on comprend la dimension selon l’axe optique de la source de lumière, c’est-à-dire selon l’axe sensiblement perpendiculaire au plan du substrat.
Tel que cela a pu être précisé précédemment, la couche de luminophore comporte des molécules réactives susceptibles de transformer les rayons de lumière bleue en rayons de lumière jaune, orange ou rouge selon le type de luminophore utilisé. On comprend qu’une première zone va agir différemment d’une deuxième zone sur des mêmes rayons lumineux selon qu’elle présente des molécules réactives différentes, les zones étant alors distinctes par leur composition, ou selon qu’elle présente plus ou moins de ces molécules réactives, les zones étant alors distinctes par leur dimensionnement et donc leur épaisseur.
Dans le cas où les zones de la couche de luminophore correspondant à un pixel de la source de lumière sont distinctes l’une de l’autre par leur épaisseur, on comprend que la zone la plus épaisse comporte plus de molécules réactives que la zone la moins épaisse. Il en résulte que, dans la zone la plus épaisse, un faible nombre de rayons de lumière bleue initialement émis sont susceptibles de traverser la couche de luminophores sans rencontrer de molécules réactives et donc que cette zone la plus épaisse est configurée pour générer en sortie un faisceau de lumière blanche qui présente une couleur chaude, de température tendant vers les 2000K, du fait de son obtention par l’addition d’un plus grand nombre de rayons de couleur jaune, transformés par la zone plus épaisse, par rapport au nombre de rayons de couleur bleue, non transformés par la zone plus épaisse. De façon opposée, la zone la moins épaisse est configurée pour générer en sortie un faisceau de lumière blanche qui présente une couleur froide, de température tendant vers les 6000K du fait de son obtention par l’addition d’un plus grand nombre de rayons de couleur bleue, non transformés par la zone moins épaisse, par rapport au nombre de rayons de couleur jaune, transformés par la zone moins épaisse.
Dans le cas où les zones de la couche de luminophore correspondant à un pixel de la source de lumière sont distinctes l’une de l’autre par leur composition, on comprend qu’une zone comportant plus de luminophore rouge ou orange que de luminophore jaune permet de générer en sortie un faisceau de lumière blanche de couleur plus chaude, avec une température tendant par exemple vers les 2000K, qu’une zone comportant plus de luminophore jaune que de luminophore rouge ou orange. En d’autres termes, la combinaison en sortie de la couche de luminophore de rayons de couleur bleue, non transformés par la couche de luminophore, d’une première quantité de rayons de couleur jaune, transformés par les molécules réactives de luminophore jaune, et d’une deuxième quantité de rayons de couleur rouge, ou orange, transformés par les molécules réactives de luminophore rouge, ou orange, donne un blanc de couleur chaude si la deuxième quantité de rayons de couleur rouge ou orange est plus importante que la première quantité de rayons de couleur jaune.
Selon différentes caractéristiques de l’invention, prises seules ou en combinaison, on pourra prévoir que :
- la face du substrat orientée vers la couche de luminophore est plane pour un pixel donné, la différence d’épaisseur des zones de la couche de luminophore étant fonction du nombre de strates de la couche de luminophore pour une zone donnée ;
- la face du substrat orientée vers la couche de luminophore est configurée de manière à présenter, pour un pixel, une partie plane et une partie en saillie formant rampe depuis la partie plane, les deux parties étant respectivement en regard d'un des éléments électroluminescents correspondants dudit pixel ; il en résulte que la couche de luminophore déposée directement sur cette deuxième face de substrat prend position préférentiellement dans la partie plane du substrat et donc que l’épaisseur de la couche de luminophore varie pour un pixel donné ;
- la partie en saillie prend la forme d’une pyramide.
- la première zone est constituée d’un premier type de luminophore et la deuxième zone est constituée d’un mélange du premier type de luminophore et d’un deuxième type de luminophore ;
- le premier type de luminophore est un luminophore jaune et le deuxième type de luminophore est un luminophore rouge ou orange.
- la première zone est constituée d’un premier type de luminophore, la deuxième zone est constituée d’un mélange du premier type de luminophore et d’un deuxième type de luminophore et une troisième zone est constituée d’un mélange du premier type de luminophore et d’un troisième type de luminophore ou d’un mélange du deuxième type de luminophore et du troisième type de luminophore ;
- le premier type de luminophore est un luminophore jaune, le deuxième type de luminophore est un luminophore rouge et le troisième type de luminophore est un luminophore orange.
- les éléments électroluminescents sont des diodes électroluminescentes émettrices de bleu ;
- pour un pixel, le substrat comporte un circuit intégré de pilotage de chacun des éléments électroluminescents de ce pixel, le circuit intégré étant configuré pour commander les éléments lumineux de manière alternative ; on comprend par là que pour un pixel donné de la source de lumière comportant deux éléments électroluminescents, soit le premier élément lumineux émet de la lumière, soit il n’en émet pas et c’est le deuxième élément lumineux qui en émet ; de la sorte, soit le pixel participe à l’émission d’une lumière blanche de première température de couleur, du fait de la transformation des rayons émis par le premier élément lumineux par la première zone de luminophore, soit le pixel participe à l’émission d’une lumière blanche de deuxième température de couleur, du fait de la transformation des rayons émis par le deuxième élément lumineux par la deuxième zone de luminophore ;
- pour un pixel, le substrat comporte un circuit intégré de pilotage de chacun des éléments électroluminescents de ce pixel, le circuit intégré étant configuré pour commander les éléments lumineux de manière simultanée à des intensités d’émission différentes ;
- au moins un élément lumineux émissif est piloté en modulation de largeur d’impulsion, pour moduler la température de couleur de la lumière blanche que cet élément lumineux émissif participe à produire ainsi que la puissance luminance délivrée ;
- un élément de diffusion de lumière est agencé sur la face du substrat orientée vers la couche de luminophore ;
- au moins un pixel est composé d’un nombre pair de sous-pixels comportant chacun un élément lumineux émissif, une première moitié des éléments électroluminescents de ce pixel étant commandée simultanément et distinctement au moins partiellement de la commande simultanée de la deuxième moitié des éléments électroluminescents de ce pixel ; par au moins partiellement, on entend que selon les cas d’application du système d’éclairage intérieur, le circuit intégré associé à ce pixel peut commander simultanément l’ensemble des éléments électroluminescents mais qu’il convient selon l’invention qu’il puisse commander distinctement, lorsqu’une température spécifique de lumière blanche est demandée, cette première et cette deuxième moitié ;
- pour de faibles intensités lumineuses, l’allumage d’un sous-pixel est en opposition de phase de l’allumage de l’autre sous pixel : l’un est allumé seulement si l’autre est éteint, les deux sous-pixels pouvant toutefois être simultanément éteints tous les deux dans la période de la modulation de largeur d’impulsion ;
- au moins un pixel est composé de quatre sous-pixels ménagés en matrice carré, deux sous-pixels diagonalement opposés formant la première moitié des éléments électroluminescents à commander simultanément tandis que les deux autres sous-pixels forment la deuxième moitié.
L’invention concerne également un système d’éclairage pour véhicule automobile comprenant une source de lumière telle qu’elle vient d’être présentée. Le système d’éclairage peut comprendre une lentille de projection optique comportant un élément de diffusion de lumière. L’élément de diffusion peut notamment être formé sur une surface de projection de la lentille.
D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description donnée ci-après à titre indicatif en relation avec des dessins dans lesquels :
- la figure i est une représentation schématique d’un habitacle de véhicule automobile, comprenant un système d’éclairage intérieur pixellisé conforme à l’invention ;
- la figure 2 est une représentation schématique d’un système d’éclairage intérieur pixellisé selon l’invention, rendant visible la source de lumière spécifique de l’invention et l’optique de projection associée ;
- la figure 3 est une représentation schématique d’un empilement axial au droit d’un pixel d’un substrat de la source de lumière avec une couche de luminophore disposée au-dessus d’éléments électroluminescents, une zone de cette couche correspondant à un sous-pixel comportant un élément électroluminescent, chaque pixel ayant ici quatre sous-pixels ;
- la figure 4 est une représentation équivalente à celle de la figure 3, avec un pixel compartimenté ici en deux sous-pixels ;
- la figure 5 est une représentation d’un détail de la source de lumière selon un premier mode de réalisation, dans lequel les zones de la couche de luminophore sont distinctes pour un pixel donné par modification de leur épaisseur ;
- la figure 6 est un diagramme de chromaticité dans lequel on a rendu visible l’obtention de lumière blanche de deux températures différentes en fonction de leur émission en sortie de l’une ou l’autre des zones illustrées sur la figure 5 ;
- la figure 7 est une représentation d’un détail de la source de lumière selon une variante du premier mode de réalisation, dans lequel les zones de la couche de luminophore sont là aussi distinctes pour un pixel donné par modification de leur épaisseur ;
- et la figure 8 est une représentation d’un détail de la source de lumière selon un deuxième mode de réalisation, dans lequel les zones de la couche de luminophore sont distinctes pour un pixel donné par modification de leur composition.
Un système d’éclairage intérieur pixellisé 1 est illustré sur la figure 1. Dans l’exemple illustré, le système d’éclairage intérieur pixellisé est disposé au niveau d’un plafonnier 3 et configuré pour éclairer une zone de l’habitacle 5, celle-ci pouvant être disposée dans une zone centrale entre les passagers avant, ou bien plus centrée vers l’un des passagers tel qu’illustré.
Tel qu’illustré, le faisceau lumineux projeté dans une zone de l’habitacle prend la forme d’une image pixellisée 7, qui peut être modelée en fonction des informations à communiquer par extinction/allumage de chacun des pixels.
Le système d’éclairage est ici ménagé dans le plafonnier, mais il convient de noter que d’autres configurations d’implantation du système d’éclairage intérieur selon l’invention peuvent être possible dans le véhicule.
Tel qu’illustré schématiquement sur la figure 2, un tel système d’éclairage intérieur pixellisé 1 comprend une source de lumière 2 et une lentille de projection 4. La lentille de projection est disposée en aval de la source de lumière selon le sens d’émission des rayons lumineux, qui définit un axe optique Ax visible sur la figure 2. Le système d’éclairage intérieur est ici configuré en imagerie directe, sans réflecteur interposé entre la source de lumière et la lentille de projection, étant entendu que cela pourrait être le cas sans sortir du contexte de l’invention.
La source de lumière 2 est configurée selon l’invention pour permettre l’émission de couleur blanche de température variable en fonction des conditions de conduite, étant entendu que par conditions de conduite, on peut aussi bien entendre l’heure à laquelle le conducteur prend son véhicule que la détection d’une vitesse de circulation du véhicule ou tout autre type d’informations. Des capteurs correspondants sont configurés pour communiquer une information relative à ces conditions de conduite, le dispositif d’éclairage pouvant générer une demande de fourniture de faisceau de lumière blanche chaude ou froide en fonction de l’information communiquée.
Sur la figure 2, il est illustré schématiquement une source de lumière avec plusieurs pixels disposés successivement, un pixel sur deux émettant vers l’optique de projection de la lumière blanche de température de couleur différente.
L’optique de projection 4 présente ici une forme de lentille hémisphérique et comporte dans l’exemple illustré un élément de diffusion de lumière 6, formé ici par des bourrelets arrangés sur une surface de sortie de la lentille, c’est-àdire la surface à l’opposé de la source. On a rendu visible sur la figure 2, à titre d’exemple, le tracé de deux rayons lumineux émis en sortie d’une zone de la source de lumière et la diffusion de ces deux rayons en sortie de l’optique de projection. De la sorte, il est possible de réaliser le recouvrement des projections de pixels voisins. Tel que cela pourra être décrit ci-après, d’autres éléments de diffusion peuvent être disposés sur la source de lumière pour obtenir le même but.
La source de lumière 2 comporte un substrat 8 sur lequel sont agencés des éléments électroluminescents 9 configurés pour émettre de la lumière bleue et elle comporte en outre une couche de luminophore 10 configurée pour transformer la lumière bleue émise en une lumière blanche susceptible d’être projeté dans l’habitacle du véhicule. Les éléments électroluminescents peuvent notamment consister en des diodes électroluminescentes émettrices de bleu.
Selon l’invention, la source de lumière comporte des éléments électroluminescents répartis en une pluralité de pixels 12, chaque pixel 12 étant décomposé en sous-pixels 14, et le découpage des éléments électroluminescents en pixels et sous pixels est reproduit sur la couche de luminophore 10 agencée en regard de, ou contre, le substrat 8, de sorte que pour un pixel donné, la projection axiale, selon l’axe optique, de la couche de luminophore sur le substrat fasse correspondre une zone spécifique de la couche de luminophore avec chaque sous-pixel.
Pour un pixel 12 donné du substrat, un circuit intégré 16 de commande des éléments électroluminescents 9 est prévu et relié électriquement à ces éléments électroluminescents. Le circuit intégré 16, représenté sur la figure 3 au centre du pixel, est configuré pour recevoir des instructions et piloter l’allumage et l’extinction de chaque pixel qui lui est propre, et plus particulièrement selon l’invention pour piloter l’allumage et l’extinction de chaque diode électroluminescente ménagée dans un sous-pixel du pixel donné.
Dans l’exemple illustré sur cette figure 3, la source de lumière 2 comporte des pixels 12 décomposés respectivement en une pluralité de quatre sous-pixels 14 chacun comportant un élément lumineux émissif 9 adressable sélectivement par l’intermédiaire du circuit intégré 16. A titre d’exemple, un pixel 12 du substrat peut présenter des dimensions de l’ordre de 70 pm à 300 pm. Et le substrat peut comporter environ 100 à 200 pixels.
Sur la figure 3, on a illustré un empilement axial, selon l’axe optique de la source de lumière Ax, d’un pixel 12 du substrat formé par quatre éléments électroluminescents 9 et de la partie de la couche de luminophore 10 disposée en regard de ce pixel du substrat. La source de lumière 2 est ici vue depuis l’optique de projection 4, de sorte que la couche de luminophore 10 est représentée en traits pleins et les éléments électroluminescents 9, le circuit intégré 16 correspondant et les connexions électriques entre le circuit intégré et les éléments électroluminescents sont représentés en traits pointillés.
Dans un agencement de pixel 12 comprenant quatre sous-pixels 14 agencés en matrice carrée, les éléments électroluminescents 9 à l’opposé l’un de l’autre, c’est-à-dire ceux disposés en diagonale dans le carré que forment ces quatre sous-pixels, sont adressés simultanément et les zones de la couche de luminophore 10 qui sont disposées devant eux sont identiques, c’est-à-dire qu’elles présentent les mêmes caractéristiques de transformation des rayons lumineux.
On peut définir sur la figure 3 quatre zones de la couche de luminophore 10 avec une première zone 18 disposée en haut à gauche de la matrice carrée, une deuxième zone 20 disposée en haut à droite de la matrice carrée, une troisième zone 22 disposée en bas à droite de la matrice carrée et une quatrième zone 24 disposée en bas à gauche de la matrice carrée. Les première et troisième zones présentent des caractéristiques similaires et les deuxième et quatrième zones présentent des caractéristiques distinctes de celles des première et troisième zones mais similaires entre elles.
Ainsi, dans le cas de ce pixel 12 composé de quatre sous-pixels 14 ménagés en matrice carré, on associe deux sous-pixels diagonalement opposés, qui peuvent être identifiés comme des premiers éléments électroluminescents 9’ formant une première moitié des éléments électroluminescents, à deux zones 18, 22 diagonalement opposées de la couche de luminophore, et on associe les deux autres sous -pixels aux deux autres zones 20, 24 diagonalement opposées de la couche de luminophore. En d’autres termes, le pilotage de la source de lumière consiste à activer simultanément les premiers éléments électroluminescents 9’ lorsque l’on souhaite émettre à travers les première et troisième zones 18, 22 et obtenir un blanc froid et à activer simultanément les deuxièmes éléments électroluminescents 9” lorsque l’on souhaite émettre à travers les deuxième et quatrième zones 20, 24 et obtenir un blanc chaud.
Bien entendu, le découpage du pixel en quatre sous-pixels n’est pas limitatif de l’invention, et l’on comprend que d’autres découpages pourraient être mis en œuvre. Il est avantageux que chaque pixel, ou au moins un, soit composé d’un nombre pair de sous-pixels comportant chacun un élément lumineux émissif, de manière à pouvoir répartir équitablement le nombre d’éléments électroluminescents de ce pixel à activer pour la projection d’un blanc chaud et le nombre d’éléments électroluminescents de ce pixel à activer pour la projection d’un blanc froid.
Μ
A titre de variante possible, la figure 4 illustre un pixel 12 décomposé en deux sous-pixels 14. Il en résulte pour un pixel donné deux zones distinctes de couche luminophore avec une première 18 et une deuxième 20 zone respectivement en regard d’un des sous-pixels.
Quelle que soit la variante de réalisation et le nombre de sous-pixels formés dans un pixel du substrat, la couche de luminophore 10 présente, pour un pixel 12 donné du substrat, au moins deux zones distinctes, à savoir une première zone 18 et une deuxième zone 20, chacune en regard d'un des éléments électroluminescents 9 correspondants de ce substrat 8. La première zone 18 est configurée pour permettre l'émission d’une première lumière blanche Li suite à l’émission d’un premier faisceau de rayons de lumière par des premiers éléments électroluminescents et la deuxième zone 20 est configurée pour permettre l'émission d’une deuxième lumière blanche L2 suite à l’émission d’un deuxième faisceau de rayons de lumière, similaire au premier faisceau, par des deuxièmes éléments électroluminescents, la première lumière blanche et la deuxième lumière blanche étant de température de couleur différente.
Dans ce qui va suivre, à titre d’exemple non limitatif, la première zone 18 de la couche de luminophore 10 sera configurée pour que l’émission de la première lumière blanche Li soit d’une première température dite froide, c’està-dire une température comprise entre 4000K et 6000K, et la deuxième zone 20 de la couche de luminophore 10 sera configurée pour que l’émission de la deuxième lumière blanche L2 soit d’une deuxième température dite chaude, c’est-à-dire une température comprise entre 2000K et 4000K. Conformément à ce qui a été décrit précédemment, dans le cas d’un pixel à quatre sous-pixels, la troisième zone 22 de la couche de luminophore, agencée à l’opposé de la première zone 18, sera configurée pour que l’émission de lumière blanche qu’elle génère soit d’une température dite froide, conformément à la première zone, et la quatrième zone 24 de la couche de luminophore, agencée à l’opposé de la deuxième zone 20, sera configurée pour que l’émission de lumière blanche qu’elle génère soit d’une température dite chaude, conformément à la deuxième zone.
Un premier mode de réalisation est illustré sur la figure 5, sur laquelle une source de lumière 2 configurée pour équiper un système d’éclairage tel qu’il vient d’être présenté en référence notamment à la figure 2 est illustrée plus en détails, avec un substrat 8, une pluralité d’élément électroluminescents 9 répartis sur ce substrat, une pluralité de circuits intégrés 16 respectivement associés à des sous-ensembles de ces éléments électroluminescents pour assurer leur commande d’allumage ou d’extinction, et une couche de luminophore 10 permettant la transformation de la lumière émise par les éléments électroluminescents en au moins une lumière blanche de température donnée.
Le substrat 8 est avantageusement transparent et il comporte une première face 26 sur laquelle sont agencés des éléments électroluminescents 9 répartis en une pluralité de pixels 12, chaque pixel comportant au moins deux éléments électroluminescents 9, et une deuxième face 28 sur laquelle est disposée la couche de luminophore 10.
Dans le premier mode de réalisation, illustré sur la figure 5, les zones 18, 20 de la couche de luminophore 10 correspondant à un pixel 12 sont distinctes l’une de l’autre par leur épaisseur.
La première zone 18 présente une épaisseur moindre de celle de la deuxième zone 20 et l’on comprend que de la sorte la deuxième zone comporte plus de molécules réactives de luminophore susceptibles de modifier la longueur d’onde des rayons émis que la première zone moins épaisse. Ainsi, dans la deuxième zone 20, un faible nombre de rayons de lumière bleue initialement émis sont susceptibles de traverser la couche de luminophore 10 sans rencontrer de molécules réactives. Si l’on se réfère au diagramme de chromaticité illustré sur la figure 6 et sur laquelle on a représenté la zone d’obtention de blanc Zb et les différentes températures de blanc, ainsi qu’une ligne théorique Lt illustrant la synthèse additive possible des longueurs d’onde des rayons de lumière bleue et des rayons de lumière jaune obtenus après transformation par le luminophore, on peut observer que si la concentration de rayons de lumière bleue en sortie de la couche de luminophore est plus important que celle de rayons de lumière jaune, un premier point d’équilibre Pi débouche sur une zone de blanc disposée dans une zone de blanc plus froid que dans le cas d’une synthèse additive réalisée lorsque c’est la concentration de rayons de lumière jaune en sortie de la couche de luminophore qui est plus importante que celle de rayons de lumière bleue (deuxième point d’équilibre P 2 visible sur la figure 6).
Dans l’exemple illustré, la lumière bleue présente une longueur d’onde comprise en 4oonm et 48onm (cf. bord gauche du segment Lt) et le luminophore est un luminophore jaune (cf. bord droit du segment Lt). Dans cette configuration, le segment permet une variation de température de couleur illustrée par l’étendue du segment Lt dans la zone d’obtention de blanc Zb. On comprend que l’on peut viser une variation plus importante en utilisant un luminophore orange et un bleu d’une longueur d’onde adaptée, par exemple de 48onm, de manière à couvrir une zone de température de couleur un peu plus large.
De la sorte, la deuxième zone 20, plus épaisse, est configurée pour générer en sortie un faisceau de lumière blanche qui présente une couleur chaude, de température tendant vers les 2000K, du fait de son obtention par l’addition d’un plus grand nombre de rayons de couleur jaune, transformés par la zone plus épaisse, par rapport au nombre de rayons de couleur bleue, non transformés par la zone plus épaisse. De façon opposée, la première zone 18, moins épaisse, est configurée pour générer en sortie un faisceau de lumière blanche qui présente une couleur froide, de température tendant vers les 6000K du fait de son obtention par l’addition d’un plus grand nombre de rayons de couleur bleue, non transformés par la zone moins épaisse, par rapport au nombre de rayons de couleur jaune, transformés par la zone moins épaisse.
Dans ce premier mode de réalisation, la variation d’épaisseur est obtenue par des opérations de dépôt de luminophore plus importantes dans la deuxième zone 20 que dans la première zone 18, sur une face de substrat, à savoir la deuxième face 28 telle qu’elle a été introduite précédemment, qui est ici plane.
Dans un tel mode de réalisation, le substrat 8 est avantageusement plat, et la différence d’épaisseur des zones 18, 20 de la couche de luminophore 10 est fonction du nombre de strates de la couche de luminophore pour une zone donnée.
Tel qu’illustré sur la figure 5, la première zone 18 de la couche de luminophore présente une première épaisseur El correspondant à la quantité de luminophore qui peut être déposée en une unique étape de dépôt, et la deuxième zone 20 de la couche de luminophore présente une deuxième épaisseur E2 correspondant à la quantité de luminophore qui peut être déposée en deux étapes de dépôt successives. Ainsi dans l’exemple illustré, la deuxième épaisseur E2 de la deuxième zone de la couche de luminophore présente une valeur double de celle de la première épaisseur El de la première zone de la couche de luminophore.
On comprend que ceci peut être réalisé par une première étape de dépôt de luminophore dans laquelle on réalise une première strate de première épaisseur El sur toute la deuxième face 28 du substrat 8, cette première strate étant illustrée dans les deuxièmes zones 20 de chaque pixel par un trait pointillé sur la figure 5, puis par une deuxième étape de dépôt au cours de laquelle on fait couler le luminophore sur la strate existante après avoir déposé au préalable des masques au niveau des premières zones 18, afin d’éviter dans ces premières zones le dépôt d’une strate supplémentaire.
Un élément de diffusion de lumière 30 est agencé sur la deuxième face 28 du substrat, c’est à dire la face du substrat en regard de, ou contre, la couche de luminophore 10. Plus particulièrement ici, cet élément de diffusion de lumière 30 est réalisé par une ondulation de la deuxième surface formant des bourrelets qui participent à l’éclatement des rayons lumineux amenés à traverser le substrat et pénétrer la couche de luminophore. Les motifs de diffusion 30 sont réalisés pour limiter la réflexion totale des rayons contre la deuxième face 28 et ainsi éviter leur propagation dans le substrat, cette propagation risquant d’entraîner une baisse de contraste et de netteté de la source à la frontière entre un pixel allumé et un pixel éteint. Dans le cas illustré sur la figure 5, un élément de diffusion 32 est également disposé sur la surface externe 34 de la couche de luminophore 10, c’est-à-dire la surface tournée à l’opposé de la source de lumière, vers l’optique de projection.
La figure 7 illustre une variante du premier mode de réalisation, dans laquelle les zones 18, 20 de la couche de luminophore correspondant à un pixel 12 sont là encore distinctes l’une de l’autre par leur épaisseur, avec toutefois un substrat 8 qui présente un profil irrégulier de manière à ce que la diminution d’épaisseur de la couche de luminophore d’une zone à l’autre d’un même pixel du substrat soit réalisée par une opération simple de dépôt de luminophore, en évitant les différentes phases de procédé de dépôt précédemment décrites.
Dans cette variante, le profil irrégulier du substrat 8 est réalisé par des reliefs ménagés sur la deuxième face 28 du substrat. Celle-ci est ainsi configurée de manière à présenter, pour un pixel, une partie plane 36 et une partie en saillie 38 formant rampe depuis la partie plane. Notamment, tel que cela est visible sur la figure 7, la partie en saillie présente une section en coupe en forme de pointe, formant une première rampe 40 montante depuis la partie plane du même pixel du substrat et une deuxième rampe 42 descendante vers la partie plane du pixel voisin du substrat. Dans l’exemple de réalisation avec un pixel de la source de lumière comportant quatre sous-pixels, la partie en saillie pourra notamment prendre la forme d’une pyramide dont les quatre faces forment rampe vers une partie plane voisine.
Lorsque la couche de luminophore est déposée en une seule passe sur cette deuxième face 28 de substrat, le luminophore coule le long de la rampe 40 pour venir s’étaler sur la partie plane. Une épaisseur faible reste en recouvrement de la partie en saillie 38. Dès lors, les parties planes 36 du substrat correspondent aux deuxièmes zones 20 de la couche de luminophore que l’on associe à la réalisation d’une lumière blanche plus chaude, le luminophore y étant en abondance, tandis que les parties en saillie 38 du substrat correspondent aux premières zones 18 de la couche de luminophore que l’on associe à la réalisation d’une lumière blanche plus froide, le luminophore étant en plus faible quantité.
La figure 8 illustre un deuxième mode de réalisation, dans lequel les zones 18, 20 de la couche de luminophore sont distinctes l’une de l’autre, pour un pixel donné du substrat, par leur composition.
Il convient de noter que sur la figure 8, ces zones 18, 20 distinctes par leur composition présentent une même épaisseur, mais qu’il pourrait sans sortir du contexte de l’invention être combiné les caractéristiques précédemment décrites de l’invention selon lesquelles les épaisseurs des zones de la couche de luminophore sont distinctes pour un pixel du substrat donné.
Plusieurs variantes peuvent être mises en œuvre dans ce contexte, et notamment pour proposer des zones qui sont distinctes parce qu’elles comportent des luminophores différents, ou bien pour proposer des zones qui sont distinctes parce qu’elles comportent l’une un type de luminophore et l’autre un mélange de luminophores.
Dans l’exemple illustré, la première zone 18 est constituée uniquement d’un luminophore de premier type (illustré schématiquement sur la figure 8 par un trait de première épaisseur) et la deuxième zone est constituée d’un mélange de luminophores, à savoir un mélange du premier type de luminophore et d’un deuxième type de luminophore (illustré schématiquement sur la figure 8 par un trait de deuxième épaisseur plus grande que la première épaisseur). Plus particulièrement, pour un pixel donné, la première zone 18 de la couche de luminophore comprend du luminophore jaune et la deuxième zone 20 de la couche de luminophore comprend du luminophore jaune et du luminophore rouge.
Il convient de noter que l’exemple précédemment décrit avec deux zones et deux types de luminophores n’est pas limitatif et qu’un luminophore de troisième type peut être prévu, par exemple un luminophore orange. Dans ce contexte, une troisième zone peut comporter du luminophore orange, de manière distincte des première et deuxième zones précédemment décrites, ou bien la deuxième zone précédemment décrite peut être constituée d’un mélange de luminophores comportant ce luminophore de troisième type, par exemple un mélange du premier type de luminophore et du troisième type de luminophore ou bien un mélange du deuxième type de luminophore et du troisième type de luminophore ou bien encore un mélange de ces trois types de luminophores.
Le luminophore jaune peut par exemple être du grenat d’yttriumaluminium, connu sous la dénomination de YAG, le luminophore rouge peut faire partie de la famille des nitrures ou des Oxynitrures ou encore des Quantum Dots, et le luminophore orange peut être à base de Nitrure ou d’Oxynitrures.
Par ailleurs, il peut être prévu d’ajouter, dans une ou chacune des zones de la couche de luminophore, du luminophore d’un quatrième type et tout particulièrement del'aluminate vert, susceptible d’améliorer le rendu de couleur au niveau du vert.
On va maintenant décrire le fonctionnement d’une telle source de lumière 2.
Tel que cela a été décrit précédemment, pour un pixel donné, la source de lumière comporte un circuit intégré 16 de pilotage de chacun des éléments électroluminescents 9 de ce pixel 12, de sorte que les éléments électroluminescents sont adressables sélectivement.
La projection d’une image pixellisée 7 dans l’habitacle du véhicule résulte d’une instruction d’allumage ou d’extinction de chacun des pixels 12 de la source de lumière. Lorsqu’une instruction est donnée d’allumer un pixel donné, le circuit intégré associé à ce pixel permet l’allumage des éléments électroluminescents correspondants. Selon l’invention, le circuit intégré peut recevoir une information complémentaire relative à la température de la lumière blanche à projeter dans l’habitacle, et ce circuit intégré est configuré pour commander les éléments électroluminescents de manière alternative. Lorsqu’il est demandé de fournir une lumière blanche froide, le circuit intégré commande l’allumage des premiers éléments électroluminescents 9’, pour que la première zone 18 de la couche de luminophore soit traversée par les rayons lumineux, et l’extinction des deuxièmes éléments électroluminescents 9” pour qu’aucun rayon ne traverse la deuxième zone 20 de la couche de luminophore. Lorsqu’il est demandé de fournir une lumière blanche chaude, le circuit intégré commande l’inverse, c’est-à-dire l’allumage des deuxièmes éléments électroluminescents 9”, pour que ce soit cette fois la deuxième zone 20 de la couche de luminophore qui soit traversée par les rayons lumineux, et l’extinction des premiers éléments électroluminescents 9’ pour qu’aucun rayon ne traverse la première zone 18 de la couche de luminophore.
Sans sortir du contexte de l’invention, on pourra prévoir que le circuit intégré de pilotage de chacun des éléments électroluminescents d’un pixel du substrat soit configuré pour commander le cas échéant les éléments lumineux de manière simultanée, à des intensités d’émission différentes.
Egalement, il peut être prévu qu’aucune instruction de température de couleur blanche ne soit envoyée au circuit intégré d’un pixel donné, ou qu’une instruction de température neutre soit donnée. Dans ce cas, le circuit intégré peut prévoir l’allumage de chacune des éléments électroluminescents d’un pixel donné pour que soient actifs à la fois la première zone et la deuxième zone de la couche de luminophore.
Bien entendu, les caractéristiques, les variantes et les différents modes et formes de réalisation de l’invention peuvent être associées les unes avec les autres, selon diverses combinaisons, dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres.

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS
    1. Source de lumière pixellisée (2) d'un système d’éclairage intérieur pour véhicule automobile comprenant un substrat (8) sur lequel sont agencés d’une part des éléments électroluminescents (9) répartis en une pluralité de pixels (12), chaque pixel comportant au moins deux éléments électroluminescents, et d’autre part une couche de luminophore (10) permettant la transformation de la lumière émise par les éléments électroluminescents en au moins une lumière blanche de température donnée, et dans laquelle la couche de luminophore (10) présente, pour un pixel donné, au moins deux zones distinctes, à savoir une première zone (18) et une deuxième zone (20), chacune en regard d'un des éléments électroluminescents correspondants de ce substrat, la première zone (18) étant configurée pour permettre l'émission d’une première lumière blanche (Li) et la deuxième zone (20) étant configurée pour permettre l'émission d’une deuxième lumière blanche (L2), la première lumière blanche et la deuxième lumière blanche étant de température de couleur différente.
  2. 2. Source de lumière selon la revendication précédente, caractérisée en ce que les zones (18, 20) de la couche de luminophore (10) correspondant à un pixel de la source de lumière sont distinctes l’une de l’autre par leur épaisseur (El, E2).
  3. 3. Source de lumière selon la revendication 2, caractérisée en ce que la face (28) du substrat (8) orientée vers la couche de luminophore (10) est plane pour un pixel donné, la différence d’épaisseur des zones (18, 20) de la couche de luminophore étant fonction du nombre de strates de la couche de luminophore pour une zone donnée.
  4. 4. Source de lumière selon la revendication 2, caractérisée en ce que la face (28) du substrat (8) orientée vers la couche de luminophore (10) est configurée de manière à présenter, pour un pixel (12), une partie plane (36) et une partie en saillie (38) formant rampe depuis la partie plane, les deux parties étant respectivement en regard d'un des éléments électroluminescents correspondants dudit pixel.
  5. 5. Source de lumière selon la revendication 1, caractérisée en ce que les zones (18, 20) de la couche de luminophore (10) correspondant à un pixel de la source de lumière sont distinctes l’une de l’autre par leur composition.
  6. 6. Source de lumière selon la revendication 5, caractérisée en ce que la première zone (18) est constituée d’un premier type de luminophore et la deuxième zone (20) est constituée d’un mélange du premier type de luminophore et d’un deuxième type de luminophore.
  7. 7. Source de lumière selon la revendication précédente, caractérisée en ce que le premier type de luminophore est un luminophore jaune et le deuxième type de luminophore est un luminophore rouge ou orange.
  8. 8. Source de lumière selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que, pour un pixel (12), le substrat (8) comporte un circuit intégré (16) de pilotage de chacun des éléments électroluminescents de ce pixel, le circuit intégré étant configuré pour commander les éléments lumineux (9) de manière alternative.
  9. 9. Source de lumière selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que, pour un pixel (12), le substrat (8) comporte un circuit intégré (16) de pilotage de chacun des éléments électroluminescents de ce pixel, le circuit intégré étant configuré pour commander les éléments lumineux (9) de manière simultanée à des intensités d’émission différentes.
  10. 10. Système d’éclairage pour véhicule automobile, caractérisé en ce qu’il comprend une source de lumière selon l’une quelconque des revendications précédentes.
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