FR3083624A1 - Element optique destine a modifier la repartition d'un faisceau lumineux, pour projecteur de vehicule automobile. - Google Patents

Element optique destine a modifier la repartition d'un faisceau lumineux, pour projecteur de vehicule automobile. Download PDF

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Abstract

- Élément optique destiné à modifier la répartition d'un faisceau lumineux pour projecteur de véhicule automobile. - L'élément optique (1) comprend un corps en résine (2) présentant une surface fonctionnelle (3) recouverte d'un revêtement réfléchissant susceptible de réfléchir les faisceaux lumineux, le revêtement réfléchissant comprenant une couche de cuivre recouvrant au moins la surface fonctionnelle (3), une couche de nickel recouvrant la couche de cuivre et une couche de chrome recouvrant la couche de nickel.

Description

DOMAINE TECHNIQUE
Le domaine de la présente invention est celui des équipements pour véhicule automobile et, plus particulièrement, celui des projecteurs de lumière pour ces véhicules automobiles.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE
Les projecteurs de véhicule automobile comprennent généralement un réflecteur elliptique dans lequel sont disposés une source lumineuse, une barrette de coupure permettant diverses phases d’occultation du faisceau lumineux et un© lentille optique diffusant te faisceau lumineux créé sur la route.
La barrette de coupure est actionnée électriquement par un actionneur pour se déplacer, sur commande, entre au moins deux positions angulaires dans lesquelles elle occulte plus ou moins le faisceau lumineux. Ceci permet de limiter la portée du projecteur, par exemple à celle des feux de croisement, dite position code, pour ne pas éblouir les conducteurs circulant en sens inverse, ou encore à celle des feux de route, dite position route, dans laquelle il n'y a pas d'occultation. Cette technologie est couramment utilisée avec des projecteurs comportant une source lumineuse de forte puissance, tels que des projecteurs à lampe halogène ou au xénon, pour lesquels la perte de puissance lumineuse due à l'interception du flux par la barrette n est pas réellement préjudiciable.
La technologie des projecteurs d'automobile tend actuellement à l’utilisation de sources lumineuses constituées par des diodes électroluminescente dites diodes DEL (ou LED pour « Light-Emitting Diode », en anglais) pour leur coût réduit et leur meilleure durée de vie. En revanche, la puissance lumineuse émise par ces dispositifs reste pour l'instant encore limitée et il est nécessaire d'utiliser celle-ci au mieux. Il est donc souhaitable de pouvoir se passer du cache de coupure qui absorbe, en position feux de croisement, sensiblement la moitié du flux lumineux émis.
Le document FR 3 028 002 propose l’utilisation d’une surface réfléchissante mobile. Par sa mobilité, cette surface réfléchissante permet de 5 rediriger le faisceau lumineux pour former, au choix, des feux de route ou des feux de croisement, sans avoir à réaliser de coupure et, donc, sans perdre une partie de la puissance du faisceau lumineux émis.
Toutefois, cette surface réfléchissante est exposée au rayonnement extérieur, en particulier le rayonnement solaire. Elle peut donc s’échauffer par 10 la focalisation du rayonnement extérieur sur ladite surface réfléchissante. Cette surface réfléchissante peut être portée par un support en matière plastique qui peut donc être endommagé par réchauffement au niveau de la surface réfléchissante.
EXPOSÉ DE L’INVENTION
La présente invention a pour objet de pallier ces inconvénients en proposant un élément optique résistant à la chaleur.
À cet effet, l’invention concerne un élément optique destiné à modifier une répartition de faisceaux lumineux pour projecteur de véhicule automobile.
2o Selon l’invention, l’élément optique comprend un corps en résine présentant une surface fonctionnelle recouverte d'un revêtement réfléchissant susceptible de réfléchir les faisceaux lumineux, le revêtement réfléchissant comprenant :
- une couche de cuivre recouvrant au moins la surface fonctionnelle,
- une couche de nickel recouvrant la couche de cuivre,
- une couche de chrome recouvrant la couche de nickel.
Ainsi, grâce à la couche de cuivre, réchauffement produit au niveau de la surface fonctionnelle peut être dissipé par ia couche de cuivre.
Selon un mode de réalisation, l’élément optique comprend en outre une couche de placage en nickel entre la surface fonctionnelle et la couche de cuivre.
Selon une variante, l’élément optique comprend une couche de placage comportant un mélange de nickel et de cuivre entre la surface fonctionnelle et la couche de cuivre.
La couche de placage permet une bonne adhésion du revêtement réfléchissant sur le corps en résine.
Selon un autre mode de réalisation, la couche de nickel comprend :
- une sous-couche de nickel semi-brillant recouvrant la couche de cuivre,
- une sous-couche de nickel à haute teneur en soufre recouvrant la sous-couche de nickel semi-brillant,
- une sous-couche de nickel brillant recouvrant la sous-couche de nickel à haute teneur en soufre,
- une sous-couche de nickel mat recouvrant la sous-couche de nickel brillant.
Selon un premier mode de réalisation, la surface fonctionnelle possède une forme semi-elliptique.
Selon un deuxième mode de réalisation, la surface fonctionnelle 20 possède une forme plane.
L’invention concerne également un projecteur pour véhicule automobile comportant au moins un réflecteur et au moins une source lumineuse susceptible d’émettre au moins un faisceau lumineux, le réflecteur présentant une forme d’une portion de demi-ellipsoïde s’étendant au-dessus 25 d’un plan de symétrie de l’ellipsoïde, la source lumineuse étant positionnée sur un axe de symétrie de l’ellipsoïde.
Selon l’invention, le projecteur comprend en outre un élément optique tel que décrit ci-dessus, l’élément optique étant agencé mobile pour modifier une répartition du faisceau lumineux émis par la source lumineuse et réfléchi par le réflecteur.
De plus, la source lumineuse est disposée sensiblement à un premier foyer de l’ellipsoïde, le réflecteur étant apte à réfléchir le ou les faisceaux 5 lumineux vers un second foyer de l’ellipsoïde, la surface fonctionnelle de l’élément optique étant disposé au second foyer.
Par ailleurs, le projecteur comprend un module d’entraînement configuré pour modifier la position de l’élément optique entre au moins une première position de l’élément optique et une deuxième position de l’élément 0 optique, la première position de l’élément optique permettant de former un faisceau en forme de feux de croisement en sortie du projecteur, la deuxième position de l'élément optique permettant de former un faisceau en forme de feux de route en sortie du projecteur.
L’invention concerne également un procédé de fabrication d un 15 élément optique destiné à modifier une répartition de faisceaux lumineux tel que décrit ci-dessus.
Selon l’invention, le procédé comprend les étapes suivantes :
- une étape de formation d’un corps en résine présentant une surface fonctionnelle ;
- une première étape de recouvrement au moins en partie de la surface fonctionnelle par une couche de cuivre ;
- une deuxième étape de recouvrement de la couche de cuivre d’une couche de nickel ;
- une troisième étape de recouvrement de la couche de nickel d une 25 couche de chrome.
Selon un mode de réalisation, le procédé comprend en outre une étape de recouvrement par un placage en nickel précédant la première étape de recouvrement.
Selon une variante, le procédé comprend en outre une étape de recouvrement par un placage comportant un mélange de nickel et de cuivre précédant la première étape de recouvrement.
Selon un autre mode de réalisation, la deuxième étape de recouvrement comprend :
- un© première sous-étape de recouvrement d'une sous-couche de nickel semi-brillant sur la couche de cuivre ;
- une deuxième sous-étape de recouvrement d une sous-couche de nickel à haute teneur en soufre sur la sous-couche de nickel semi-brillant ;
!0 _ une troisième sous-étape de recouvrement d’une sous-couche de nickel brillant sur la sous-couche de nickel à haut teneur en soufre ;
- une quatrième sous-étape de recouvrement d’une sous-couche de nickel mat sur la sous-couche de nickel brillant.
15 BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES
L'invention, avec ses caractéristiques et avantages, ressortira plus clairement à la lecture de la description faite en référence aux dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1 représente une vue de profil du projecteur pour véhicule 2Q automobile selon un mode de réalisation,
- la figure 2 représente une vue en perspective de l’élément optique selon un mode de réalisation,
- la figure 3 représente une coupe transversale du revêtement réfléchissant sur le corps selon un mode de réalisation,
- |a figure 4 représente une coupe transversale du revêtement réfléchissant sur te corps selon une autre mode de réalisation.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE
La figure 1 représente un projecteur 13 pour véhicule automobile.
Le projecteur comporte au moins un réflecteur 14 et au moins une source lumineuse 15 susceptible d’émettre au moins un faisceau lumineux 17.
Dans la suite de la description, on utilisera le terme « faisceau lumineux » au singulier. Mais, on comprendra que ce terme peut également signifier « faisceaux lumineux » au pluriel.
Le réflecteur 14 présente une forme d’une portion de demi-ellipsoïde s’étendant au-dessus d’un plan de symétrie 16 de l'ellipsoïde. La source lumineuse 15 est positionnée sur un axe de symétrie de l’ellipsoïde. La source to lumineuse peut comprendre au moins une diode DEL qui émet sur un angle solide de 2π stéradians afin que tout le faisceau lumineux émis par la source lumineuse soit réfléchie par le réflecteur.
Le projecteur 13 comprend en outre un élément optique 1 agencé mobile pour modifier une répartition du faisceau lumineux 18 émis par la TB source lumineuse 15 et réfléchi par le réflecteur 14.
Avantageusement, la source lumineuse 15 est disposée sensiblement à un premier foyer de l’ellipsoïde. Le réflecteur 14 est alors apte à réfléchir le faisceau lumineux 17 vers un second foyer de l’ellipsoïde.
Le projecteur peut également comprendre une lentille 18 disposée sur 20 le trajet du faisceau lumineux 17 après que ledit faisceau lumineux 17 a été réfléchi sur le réflecteur 14 puis coupé et/ou réfléchi par l’élément optique 1. De préférence, la lentille 18 est convergente.
Avantageusement, le projecteur 13 comprend un module d'entraînement 16 configuré pour modifier la position de l’élément optique 1 25 entre au moins une première position de l’élément optique 1 et une deuxième position de l’élément optique 1. La première position de l’élément optique 1 permet de former un faisceau en forme de feux de croisement en sortie du projecteur 13. La deuxième position de l’élément optique 1 permet de former un faisceau en forme de feux de route en sortie du projecteur 13.
L’élément optique 1 destiné à modifier une répartition de faisceaux lumineux est représenté sur la figure 2.
L’élément optique 1 comprend un corps en résine 2 présentant une surface fonctionnelle 3 recouverte d’un revêtement réfléchissant 4 susceptible de réfléchir le faisceau lumineux.
De façon non limitative, la résine peut être du polyphtalamide (PPA) renforcé de fibres de verre (PPA GF25-40%). Cette résine présente d’excellentes propriétés thermiques et une tenue mécanique élevée. Elle est également résistante à la fatigue.
Préférentiellement, la résine peut être du PPA renforcé (PPA MR 30%). Cette résine présente d’excellentes propriétés thermiques, une bonne tenue mécanique et une très bonne stabilité dimensionnelle. Le PPA MR 30% est préféré pour sa stabilité dimensionnelle. En effet, les revêtements successifs ont tendance à amplifier les éventuels défauts d’aspect.
Avantageusement, la surface fonctionnelle 3 de l’élément optique 1 est disposée sensiblement au second foyer de l’ellipsoïde.
La surface fonctionnelle 3 peut posséder une forme semi-elliptique ou une forme plane.
Le revêtement réfléchissant 4 comprend (figure 3) :
- une couche de cuivre 5 recouvrant, au moins en partie, la surface fonctionnelle 3,
- une couche de nickel 6 recouvrant la couche de cuivre 5, et
- une couche de chrome 7 recouvrant la couche de nickel 6.
La couche de cuivre 5 correspond à une couche conductrice de chaleur. Ladite couche de cuivre 5 permet de dissiper la chaleur produite par un échauffement au niveau de la surface fonctionnelle 3 par le rayonnement extérieur 19. Elle présente aussi une bonne résistance aux hautes températures et aux changements de températures. Le cuivre présente une bonne adhérence avec la matière du corps en résine 2 et la couche de nickel
6. La couche de cuivre 5 fournit en outre une bonne élasticité au revêtement réfléchissant 4.
Si le projecteur 13 comprend une lentille 18 convergente, réchauffement de la surface fonctionnelle 3 causé par la convergence du rayonnement extérieur 19 sur ladite surface fonctionnelle 3 peut être dissipé par la couche de cuivre 5. Ainsi, réchauffement n’est pas localisée à l’endroit où te rayonnement extérieur 19 converge. On évite ainsi la destruction du corps en résine 2.
De façon non limitative, la couche de cuivre 5 présente une épaisseur 10 comprise entre 15 pm et 25 pm, de préférence 20 pm.
Le couche de nickel 6 permet de résister à la corrosion du revêtement réfléchissant 4. Elle présente également une bonne résistance aux cycles climatiques.
La couche de chrome 7 permet de fournir de la dureté au revêtement réfléchissant 4 ainsi qu’une brillance.
De façon non limitative, la couche de chrome possède une épaisseur comprise entre 0,1 pm et 1 pm, de préférence 0,25 pm.
Selon un mode de réalisation, te revêtement réfléchissant comprend en outre une couche de placage 8 entre la surface fonctionnelle 3 et la couche 20 de cuivre 5.
La couche de placage 8 peut être en nickel ou comporter un mélange de nickel et de cuivre.
De façon non limitative, la couche de plaquage comprend de 50% à 70% de cuivre et de 50% à 30% de nickel. De préférence, la couche de 25 plaquage comprend environ 60% de cuivre et 40% de nickel.
La couche de placage 8 d'améliorer l'adhérence de la couche de cuivre 5 sur le corps en résine 2.
De façon on limitative, la couche de placage présente une épaisseur comprise en 0,5 pm et 1,5 pm, de préférence 1 pm.
Selon un autre mode de réalisation (figure 4), la couche de nickel 6 comprend :
- une sous-couche de nickel semi-brillant 9 recouvrant la couche de cuivre 5,
- une sous-couche de nickel à haute teneur en soufre 10 recouvrant la sous-couche de nickel semi-brillant 9,
- une sous-couche de nickel brillant 11 recouvrant la sous-couche de o nickel à haute teneur en soufre 10,
- une sous-couche de nickel mat 12 recouvrant la sous-couche de nickel brillant 11.
La sous-couche de nickel semi-brillant 9 fournit une bonne adhérence de la couche de cuivre 5 avec la couche de nickel 6. Elle procure également 15 une bonne résistance à la corrosion du revêtement réfléchissant 4.
De façon non limitative, le sous-couche de nickel semi-brillant 9 présente une faible teneur en soufre comprise entre 0,002% et 0,005% en masse.
De façon non limitative, la sous-couche de nickel semi-brillant 9 20 possède une épaisseur comprise entre 10 pm et 20 pm, de préférence 15 pm.
La sous-couche de nickel à haute teneur en soufre 10 permet une bonne adhésion de la sous-couche de nickel semi-brillant 9 et de la souscouche de nickel brillant 11.
De façon non limitative, la sous-couche de nickel à haute teneur en 25 soufre 10 comporte une teneur en soufre comprise entre 0,1% et 0,25% en masse.
De façon non, limitative, la sous-couche de nickel à haute teneur en soufre 10 possède une épaisseur comprise entre 1,5 pm et 2,5 pm.
La sous-couche de nickel brillant 11 fournit une bonne brillance du revêtement réfléchissant 4 et une amélioration de la dureté du revêtement réfléchissant 4.
De façon non limitative, la sous-couche de nickel brillant 11 présente 5 une épaisseur comprise entre 5 pm et 15 pm, de préférence 10 pm.
La sous-couche de nickel mat 12 apporte une au revêtement réfléchissant 4 une surface brillante identique à un miroir.
De façon non limitative, la sous-couche de nickel mat 12 présente une épaisseur comprise entre 5 pm et 15 pm, de préférence 10 pm.
10 L’élément optique 1 peut être fabriqué par un procédé de fabrication qui comprend les étapes suivantes :
- une étape de formation d’un corps en résine 2 présentant une surface fonctionnelle 3 ;
- une première étape de recouvrement au moins en partie de la surface fonctionnelle 3 par une couche de cuivre 5 ;
— un© deuxième étape de recouvrement de la couche de cuivre 5 d une couche de nickel 6 ;
— une troisième étape de recouvrement de la couche de nickel 6 d une couche de chrome 7.
L’étape de formation du corps en résine 2 peut être mise en œuvre par moulage de la résine ou par une impression 3D.
La première étape de recouvrement peut être réalisée cuivrage chimique.
La deuxième étape de recouvrement peut être réalisée par dépôts 25 électrolytiques.
La troisième étape de recouvrement peut être réalisée par dépôt électrolytique.
Selon un mode de réalisation, le procédé comprend une étape de recouvrement par un placage 8 en nickel ou un mélange de nickel et de cuivre précédant la première étape de recouvrement.
L’étape de recouvrement par un placage 8 peut être réalisée par dépôt électrolytique.
Selon un autre mode de réalisation, la deuxième étape de recouvrement comprend :
- une première sous-étape de recouvrement d’une sous-couche de nickel semi-brillant 9 sur la couche de cuivre 5 ;
- une deuxième sous-étape de recouvrement d’une sous-couche de nickel à haute teneur en soufre 10 sur la sous-couche de nickel semi-brillant ;
- une troisième sous-étape de recouvrement d’une sous-couche de nickel brillant 11 sur la sous-couche de nickel à haut teneur en soufre 10 ;
- une quatrième sous-étape de recouvrement d’une sous-couche de nickel mat 12 sur la sous-couche de nickel brillant 11.
Chacune des sous-étapes peut être mise en œuvre par dépôt électrolytique.
La première sous-étape de recouvrement peut comprendre le dépôt d’une couche de nickel mat ©t te polissage de la couche de nickel mat.
La troisième sous-étape de recouvrement peut comprendre te dépôt d’une couche de nickel mat et un trempage de la couche de nickel mat dans un bain contenant des additifs brillanteurs.
La présente description détaille différents modes de réalisation en référence à des figures et/ou des caractéristiques techniques. L’homme du métier comprendra que les diverses caractéristiques techniques des divers modes peuvent être combinées entre elles pour obtenir d autres modes de réalisation, à moins que l’inverse ne soit explicitement mentionné ou que ces caractéristiques techniques ne soient incompatibles.

Claims (13)

  1. REVENDICATIONS
    1. Élément optique destiné à modifier une répartition de faisceaux lumineux pour projecteur de véhicule automobile, caractérisé en ce qu’il comprend un corps en résine (2) présentant une surface fonctionnelle (3) recouverte d’un revêtement réfléchissant (4) susceptible de réfléchir les faisceaux lumineux, le revêtement réfléchissant (4) comprenant :
    - une couche de cuivre (5) recouvrant, au moins en partie, la surface fonctionnelle (3),
    - une couche de nickel (6) recouvrant la couche de cuivre (5),
    - une couche de chrome (7) recouvrant la couche de nickel (6).
  2. 2. Élément optique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’il comprend en outre une couche de placage (8) en nickel entre la surface fonctionnelle (3) et la couche de cuivre (5).
  3. 3. Élément optique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une couche de placage (8) comportant un mélange de nickel et de cuivre entre la surface fonctionnelle (3) et la couche de cuivre (5).
  4. 4. Élément optique selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la couche de nickel (6) comprend :
    - une sous-couche de nickel semi-brillant (9) recouvrant la couche de cuivre (5),
    - une sous-couche de nickel à haute teneur en soufre (10) recouvrant la sous-couche de nickel semi-brillant (9),
    - une sous-couche de nickel brillant (11) recouvrant la sous-couche de nickel à haute teneur en soufre (10),
    - une sous-couche de nickel mat (12) recouvrant la sous-couche de nickel brillant (11).
  5. 5. Élément optique selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la surface fonctionnelle (3) possède une forme semielliptique.
  6. 6. Élément optique selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la surface fonctionnelle (3) possède une forme plane.
  7. 7. Projecteur pour véhicule automobile comportant au moins un réflecteur (14) et au moins une source lumineuse (15) susceptible d’émettre au moins un faisceau lumineux, le réflecteur (14) présentant une forme d'une portion de demi-ellipsoïde s’étendant au-dessus d’un plan de symétrie (16) de l'ellipsoïde, la source lumineuse (15) étant positionnée sur un axe de symétrie de l’ellipsoïde, caractérisé en ce que qu’il comprend en outre un élément optique (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, l’élément optique (1) étant agencé mobile pour modifier une répartition du faisceau lumineux (18) émis par la source lumineuse (15) et réfléchi par le réflecteur (14).
  8. 8. Projecteur selon la revendication 7, caractérisé en ce que la source lumineuse (15) est disposée sensiblement à un premier foyer de l’ellipsoïde, le réflecteur (14) étant apte à réfléchir le ou les faisceaux lumineux vers un second foyer de l’ellipsoïde, la surface fonctionnelle (3) de l’élément optique (1) étant disposé au second foyer.
  9. 9. Projecteur selon l’une quelconque des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce qu'il comprend un module d’entraînement (16) configuré pour modifier la position de l’élément optique (1) entre au moins une première position de l’élément optique (1) et une deuxième position de l’élément optique (1), la première position de l’élément optique (1) permettant de former un faisceau en forme de feux de croisement en sortie du projecteur (13), la deuxième position de l’élément optique (1) permettant de former un faisceau en forme de feux de route en sortie du projecteur (13).
  10. 10. Procédé de fabrication d’un élément optique (1) destiné à modifier une répartition de faisceaux lumineux selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu’il comprend les étapes suivantes :
    - une étape de formation d’un corps en résine (2) présentant une surface fonctionnelle (3) ;
    - une première étape de recouvrement au moins en partie de la surface fonctionnelle (3) par une couche de cuivre (5) ;
    - une deuxième étape de recouvrement de la couche de cuivre (5) d’une couche de nickel (6) ;
    - une troisième étape de recouvrement de la couche de nickel (6) d une couche de chrome (7).
  11. 11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce qu’il comprend en outre une étape de recouvrement par un placage (8) en nickel précédant la première étape de recouvrement.
  12. 12. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce qu’il comprend en une étape de recouvrement par un placage (8) comportant un mélange de nickel et de cuivre précédant la première étape de recouvrement.
  13. 13. Procédé selon l’une quelconque des revendications 10 à 12, caractérisé en ce que la deuxième étape de recouvrement comprend .
    - une première sous-étape de recouvrement d’une sous-couche de nickel semi-brillant (9) sur la couche de cuivre (5),
    - une deuxième sous-étape de recouvrement d’une sous-couche de nickel à haute teneur en soufre (10) sur la sous-couche de nickel semi-brillant (9).
    - une troisième sous-étape de recouvrement d’une sous-couche de nickel brillant (11) sur la sous-couche de nickel à haut teneur en soufre (10), une quatrième sous-étape de recouvrement d’une sous-couche de nickel mat (12) sur la sous-couche de nickel brillant (11).
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