FR3099540A1 - Dispositif lumineux pour véhicule automobile - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un dispositif lumineux automobile (1) configuré pour être installé dans un véhicule automobile (100). Ce dispositif lumineux (1) comprend un capteur d'image (2) configuré pour acquérir des images dans le spectre infrarouge ou proche infrarouge, au moins un élément déclencheur (3, 4) et un substrat (5). Le substrat (5) comprend des points quantiques (6), les points quantiques (6) étant configurés pour émettre de la lumière dans le spectre infrarouge ou proche infrarouge lorsque l'élément déclencheur (3, 4) est activé.Figure pour l'abrégé : figure 1
Description
Cette invention est liée au domaine des dispositifs lumineux automobiles, et plus particulièrement à ceux destinés à aider à la conduite autonome des véhicules.
Les véhicules de conduite autonome sont conçus pour détecter leur environnement et naviguer sans intervention humaine. Leur fonctionnement fait généralement appel à un grand nombre de capteurs et de techniques pour percevoir les objets environnants et interpréter leur environnement. Les capteurs comprennent habituellement un radar, un système à lumière laser, un GPS, un système d’odométrie et un système de vision assisté par ordinateur.
Cependant, les caméras souffrent de limitations lorsqu'elles sont exposées à la lumière du soleil, à l'éblouissement ou à des conditions nocturnes.
Un moyen d'améliorer la détection d'objets dans de mauvaises conditions de visibilité est donc recherché.
L'invention apporte une solution pour améliorer la visibilité des objets extérieurs au moyen d'un dispositif lumineux automobile selon la revendication 1. Les modes de réalisation privilégiés de l'invention sont définies dans les revendications dépendantes.
Sauf définition contraire, tous les termes (y compris les termes techniques et scientifiques) utilisés dans les présentes doivent être interprétés comme il est d'usage dans le domaine technique. Il sera en outre entendu que les termes d'usage courant doivent également être interprétés comme il est d'usage dans le domaine techniqueconcerné et non dans un sens idéalisé ou trop formel à moins qu'ils ne soient expressément définis ainsi.
Dans ce texte, le terme "comprend" et ses dérivés (tels que "comprenant", etc.) ne doivent pas être compris dans un sens d'exclusion, c'est-à-dire que ces termes ne doivent pas être interprétés comme excluant la possibilité que ce qui est décrit et défini puisse inclure des éléments, étapes, etc. supplémentaires.
Dans un premier aspect inventif, l'invention fournit un dispositif lumineux automobile configuré pour être installé dans un véhicule automobile, le dispositif lumineux comprenant :
- un capteur d'image configuré pour acquérir des images dans le spectre infrarouge ou proche infrarouge ;
- au moins un élément déclencheur ; et
- un substrat comprenant des points quantiques, les points quantiques étant configurés pour émettre de la lumière dans le spectre infrarouge ou proche infrarouge lorsque l'élément déclencheur est activé.
Un point quantique est une structure électronique obtenue à partir d'un nanocristal semi-conducteur, dont la taille est telle que ses électrons et ses trous sont confinés dans les trois dimensions spatiales. Selon la taille des points quantiques, ils émettent de la lumière à une longueur d'onde particulière (bande interdite) lorsqu'ils sont excités, électriquement ou lumineusement. Par conséquent, les points quantiques "rouges" seraient des points quantiques qui émettent de la lumière dans la bande interdite rouge lorsqu'ils sont excités, les points quantiques "verts" seraient des points quantiques qui émettent de la lumière dans la bande interdite verte quand ils sont excités, etc. Cependant, lorsqu'ils ne sont pas excités, ils peuvent ne pas être visibles. En effet, les points quantiques sont déposés dans une couche nanométrique à l'aide d'une technologie de dépôt de couches minces. En contrôlant la quantité et la densité des points quantiques, cette couche n'est pas visible lorsqu'elle n'est pas excitée par un stimulateur électrique ou lumineux.
Ces points quantiques sont utilisés pour fournir de la lumière infrarouge afin d'améliorer l'acquisition d'image du capteur d'image dans des conditions de faible visibilité. Le capteur d'image peut être n'importe quel type de caméra de vision, à condition qu'il ait également la capacité d'acquérir des images dans le spectre infrarouge ou proche infrarouge. L'acquisition infrarouge ne repose pas uniquement sur le rayonnement infrarouge des objets, mais aussi sur l'émission des points quantiques, qui peuvent être orientés de manière à créer un bon champ de vision.
Dans certains cas particuliers, l'élément déclencheur est une paire d'électrodes, et plus précisément, les électrodes sont constituées d'un oxyde d'indium-étain ou d'un oxyde d'indium et de zinc. En outre, le dispositif lumineux comprend une couche d'injection d'électrons, une couche de transport d'électrons, une couche d'injection de trous et une couche de transport de trous. En outre, le substrat est disposé entre la couche de transport de trous et la couche de transport d'électrons, la couche d'injection de trous est disposée entre une électrode et la couche de transport de trous et la couche d'injection d'électrons est disposée entre l'autre électrode et la couche de transport d'électrons.
L'oxyde d'indium-étain et l'oxyde d'indium-zinc sont sensiblement transparents, ce qui contribue à une conception plus claire de l'éclairage. Le reste des couches (la couche d'injection de trous, la couche de transport de trous, le substrat, la couche de transport d'électrons et la couche d'injection d'électrons) sont disposées de manière à assurer un fonctionnement aisé de cette réalisation.
Dans mode de réalisation particuliers, l'élément déclencheur est une source de lumière. Puisque les points quantiques peuvent être excités soit par l'énergie lumineuse, soit par l'énergie électrique, le fabricant peut choisir entre ces types de stimulateurs. Chacun d'entre eux présente des avantages spécifiques et est préféré dans des scénarios particuliers.
Dans certains cas particuliers, la source de lumière est configurée pour émettre des faisceaux lumineux dans une première longueur d'onde et le substrat comprend des points quantiques configurés pour réémettre de la lumière dans une deuxième longueur d'onde supérieure à la première.
Avec cet arrangement, la lumière est émise dans une première longueur d'onde, au lieu d'un mélange de différentes longueurs d'onde telles qu'une lumière blanche. Même si les éléments optiques provoquent une diffraction de la lumière, le diagramme de faisceau résultant ne serait pas un mélange incontrôlé de différentes longueurs d'onde, de sorte que l'émission infrarouge finale est sous contrôle.
Dans certains cas particuliers, la source de lumière est une source de lumière bleue semi-conductrice. Dans d'autres incorporations, la source lumineuse est configurée pour émettre dans une longueur d'onde ultraviolette. Comme les points quantiques sont responsables de la longueur d'onde finale de la lumière émise, il n'est pas nécessaire de définir la source lumineuse à cette fin.
Dans un mode de réalisation particulier, le substrat comprend en outre un deuxième groupe de points quantiques configurés pour émettre de la lumière dans le spectre visible lorsque l'élément déclencheur est activé.
Les points quantiques offrent la possibilité de combiner différents types d'éléments fournissant différentes longueurs d'onde de sortie. Par conséquent, la lumière infrarouge et la lumière visible peuvent être fournies par le même appareil, simplement en mélangeant des points quantiques de tailles différentes. Par conséquent, l'utilité d'aider le capteur d'image infrarouge et la fourniture d'une lumière standard pour la signalisation ou l'éclairage peuvent être obtenues par un seul dispositif.
En particulier, l'élément déclencheur est une source lumineuse à semi-conducteur bleu et le deuxième groupe de points quantiques comprend des points quantiques rouges et verts.
Avec cette combinaison, le motif final serait une lumière blanche, mais sans qu'il soit nécessaire de filtrer la première source lumineuse.
Dans certains modes de réalisation particuliers, le substrat est un film de points quantiques. Ces films sont des feuilles minces où des points quantiques sont appliqués, permettant une grande flexibilité dans la conception. Ces films peuvent être fabriqués avec des formes différentes, pour s'adapter à des parties particulières de la carrosserie du véhicule.
Dans certains modes de réalisation particuliers, le substrat est souple, et plus particulièrement en polyéthylène naphtalate ou polyéthylène téréphtalate. Ces matériaux se sont avérés adaptés à cette application en raison de leurs propriétés mécaniques. Dans ce document, le fait qu'un élément soit "flexible" doit être compris comme la propriété donnée à cet élément de pouvoir se courber afin de mettre en contact entre les extrémités opposées de cet élément sans subir une déformation plastique. L'homme du métier connaît ce concept et identifierait parfaitement un substrat "flexible" vis-à-vis d’un substrat rigide. Un substrat flexible convient pour s'adapter à de nombreux contours particuliers d'un dispositif d'éclairage, tandis qu'un substrat rigide ne peut correspondre qu'à une seule forme particulière.
Dans certains cas particuliers, le dispositif d'éclairage comprend en outre un élément optique configuré pour projeter la lumière émise par les points quantiques.
Un élément optique est un élément qui possède certaines propriétés optiques pour recevoir un faisceau lumineux et l'émettre dans une certaine direction et/ou forme, comme le conceverait une personne compétente en éclairage automobile sans effort supplémentaire. Réflecteurs, collimateurs, guides de lumière, lentilles de projection, etc., ou leur combinaison sont quelques exemples de ces éléments optiques qui sont utiles pour transformer les faisceaux lumineux émis par la source lumineuse en un motif lumineux acceptable pour la fonctionnalité choisie pour le dispositif d'éclairage.
Dans certains cas particuliers, le substrat est situé ou déposé sur l'élément optique.
Dans le cas où le substrat est flexible, il peut s'adapter à la géométrie du véhicule automobile, de sorte qu'il peut être installé à l'intérieur ou à l'extérieur de la lentille extérieure.
Dans certains modes de réalisation particuliers, l'élément optique est le substrat où les points quantiques sont déposés.
Bien que ces modes de réalisation soient un peu plus coûteux à fabriquer, ils sont considérés comme le meilleur moyen de réaliser cette invention et peuvent être préférés si un processus de fabrication plus stable est nécessaire.
Dans certains modes de réalisation particuliers, au moins une des structures de points quantiques a un noyau et une coquille, le noyau est sphérique ou pyramidal.
Le point quantique agit comme le noyau et est recouvert d'une enveloppe qui agit comme un élément de passivation pour le noyau, afin d'augmenter le confinement quantique et donc de réduire le nombre de liaisons pendantes qui provoque une faible valeur dans le paramètre QY (rendement quantique). Les structures sphériques et pyramidales sont les plus adaptées aux applications d'éclairage, car elles offrent de meilleures propriétés lumineuses.
Dans certaines exécutions particulières, le noyau comprend au moins un élément parmi In, P, Zn, Se, Cu, S, Mn et la coque comprend au moins un élément parmi Zn, Se et S. Ces matériaux se sont avérés appropriés pour cette application.
Dans certaines réalisations particulières, le substrat a un facteur de transmission lumineuse supérieur à 60% selon UNE-EN ISO 13468-2:2006 avec l'illuminant standard D65. Cela signifie que les zones du substrat sont suffisamment transparentes pour émettre de la lumière bien qu'elles soient disposées dans une configuration d'empilement.
Pour compléter la description et afin de permettre une meilleure compréhension de l'invention, un jeu de dessins est fourni. Ces dessins font partie intégrante de la description et illustrent une réalisation de l'invention, qui ne doit pas être interprétée comme limitant la portée de l'invention, mais simplement comme un exemple de la façon dont l'invention peut être exécutée. Les dessins comprennent les figures suivantes :
La figure 1 montre une première alternative d'un dispositif lumineux selon l'invention installé dans un véhicule automobile .
La figure 2 montre une deuxième alternative d'un dispositif lumineux selon l'invention installé dans le véhicule automobile.
La figure 3 montre une vue éclatée détaillée de la structure du dispositif lumineux de l'incarnation de la Fig. 2.
Dans ces figures, les numéros de référence suivants ont été utilisés :
1 Dispositif lumineux
2 Caméra de vision
3 Électrodes
4 LEDs
5 Film à points quantiques
6 Premier groupe de points quantiques
7 Second groupe de points quantiques
8 Lentille extérieure
10 Projecteur
100 Véhicule
Les exemples de réalisation sont décrits avec suffisamment de détails pour permettre à ceux qui possèdent des compétences ordinaires dans le domaine technique de réaliser et de mettre en œuvre les systèmes et les processus décrits ici. Il est important de comprendre que les réalisations peuvent être fournies sous de nombreuses autres formes et ne doivent pas être interprétées comme se limitant aux exemples présentés ici.
En conséquence, bien que la réalisation puisse être modifiée de diverses façons et prendre diverses formes alternatives, des modes de réalisation spécifiques de celle-ci sont montrées dans les dessins et décrites en détail ci-dessous à titre d'exemples. Il n'y a aucune intention de limiter aux modes particuliers divulgués. Au contraire, toutes les modifications, équivalents et alternatives entrant dans le champ d'application des revendications annexées doivent être inclus.
La figure 1 montre un véhicule automobile 100 comprenant un dispositif lumineux 1 selon l'invention.
Ce dispositif lumineux comprend une caméra de vision 2 configurée pour acquérir également des images dans le spectre infrarouge, et un film à points quantiques 5. Ce film est flexible et est fabriqué en polyéthylène téréphtalate.
La caméra de vision 2 fait partie d'un ensemble de commande autonome et est configurée pour acquérir des images dans le spectre infrarouge ou proche infrarouge.
Alternativement, le dispositif lumineux peut comprendre une caméra infrarouge spécifique non représentée dans les dessins.
Le film à points quantiques 5 est installé dans la lentille extérieure 8 du projecteur 10 du véhicule automobile 100, et comprend un premier groupe de points quantiques 6 et un second groupe de points quantiques 7.
Les deux groupes de points quantiques 6 et 7 sont configurés pour être déclenchés à la réception de la lumière. Ils sont installées dans la lentille extérieure 8 de manière à recevoir la lumière des DEL, diodes électroluminescentes, ou en anglais « light emitting diodes, LEDs », 4 du projecteur 10. En effet, les points quantiques 6, 7 sont configurés pour être déclenchés par photoluminescence, lors de la réception de la lumière des LEDs 4. Les structures à points quantiques ont un noyau et une enveloppe, le noyau est sphérique ou pyramidal et comprend au moins un élément parmi In, P, Zn, Se, Cu, S, Mn et l'enveloppe comprend au moins un élément parmi Zn, Se et S.
Le premier groupe de points quantiques 6 émet de la lumière infrarouge lorsqu'il est éclairé par les LEDs 4. Ceci aide la caméra vison 2 dans l'acquisition d'images entourant le véhicule dans des conditions de faible visibilité. Le deuxième groupe de points quantiques 7 émet de la lumière dans le spectre visible. Plus particulièrement, ils émettent de la lumière dans le spectre rouge et vert. Lorsqu'elle est éclairée par les LEDs bleues 4, la lumière de sortie est blanche.
Par conséquent, la combinaison des deux groupes de points quantiques 6 et 7 dans le dispositif lumineux 1 améliore à la fois la visibilité infrarouge de la caméra de vision 2 et les performances du projecteur à lumière visible 10.
La figure 2 montre une deuxième variante d'un dispositif lumineux 1 de l'invention installé dans le véhicule automobile 100.
Ce dispositif lumineux comprend également une caméra de vision 2 et un film flexible à points quantiques 5. Toutefois, ce film souple à points quantiques 5 n'est pas situé sur la lentille extérieure 8 du projecteur 10, mais sur le pare-chocs du véhicule 100. Dans ce cas, le film flexible de points quantiques 5 ne comprend qu'un premier groupe de points quantiques 6, qui sont configurés pour émettre de la lumière dans le spectre infrarouge lorsqu'ils sont déclenchés par une paire d'électrodes 3. Comme le film de points quantiques 5 n'est pas situé dans la lentille externe 8, les points quantiques sont déclenchés par électroluminescence. Les électrodes sont constituées d'un oxyde d'indium-étain ou d'un oxyde d'indium-zinc et le film de points quantiques 5 a un facteur de transmission lumineuse de 80%. Ainsi, la lumière infrarouge émise par les points quantiques atteint l'extérieur de l'appareil lumineux sans barrières importantes.
La figure 3 montre une vue éclatée détaillée de la structure du dispositif lumineux selon la variante de la figure 2.
Ce dispositif lumineux comprend plusieurs couches : une première électrode 3, une couche d'injection de trous 31, une couche de transport de trous 32, le substrat 5, une couche de transport d'électrons 33, une couche d'injection électronique 34 et la seconde électrode 3'.
Bien que dans cette figure les électrodes 3, 3' aient la forme d'un fil métallique se terminant par un élément en forme de bouton, dans d'autres réalisations de l'invention elles peuvent être une couche qui recouvre partiellement ou même totalement la surface de contact des autres couches.
Cette disposition est établie dans cet ordre de sorte que les couches intermédiaires produisent une injection de support, qui se recombine dans le substrat.
Claims (14)
- Dispositif lumineux automobile (1) configuré pour être installé dans un véhicule automobile (100), le dispositif lumineux (1) comprenant :
- un capteur d'image (2) configuré pour acquérir des images dans le spectre infrarouge ou proche infrarouge ;
- au moins un élément déclencheur (3, 4) ; et
- un substrat (5) comprenant des points quantiques (6), les points quantiques (6) étant configurés pour émettre de la lumière dans le spectre infrarouge ou proche infrarouge lorsque l'élément déclencheur (3, 4) est activé.
- Dispositif lumineux automobile (1) selon la revendication 1, dans lequel :
- l'élément déclencheur est une paire d'électrodes (3, 3'), et plus précisément, les électrodes sont constituées d'un oxyde d'indium-étain ou d'un oxyde d'indium zinc ;
- le dispositif lumineux comprend en outre une couche d'injection d'électrons (34), une couche de transport d'électrons (33), une couche d'injection de trous (31) et une couche de transport de trous (32) ;
- le substrat (5) est disposé entre la couche de transport de trous (32) et la couche de transport d'électrons (33) ;
- la couche d'injection de trou (31) est disposée entre une électrode (3) et la couche de transport de trou (32) ; et
- la couche d'injection d'électrons (34) est disposée entre l'autre électrode (3') et la couche de transport d'électrons (33).
- Dispositif lumineux automobile (1) selon la revendication 1, dans lequel l'élément déclencheur est une source lumineuse (4).
- Dispositif lumineux automobile (1) selon la revendication 3, dans lequel la source lumineuse (4) est configurée pour émettre des faisceaux lumineux dans une première longueur d'onde et le substrat (5) comprend des points quantiques (6) avec au moins une deuxième longueur d'onde supérieure à la première longueur d'onde.
- Dispositif lumineux automobile (1) selon la revendication 4, dans lequel la source lumineuse (4) est configurée pour émettre dans une longueur d'onde bleue ou ultraviolette.
- Dispositif lumineux automobile selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le substrat (5) comprend en outre un deuxième groupe de points quantiques (7) configurés pour émettre de la lumière dans le spectre visible lorsque l'élément déclencheur (3, 4) est activé.
- Dispositif lumineux automobile (1) selon la revendication 6, dans lequel l'élément déclencheur est une source lumineuse à semi-conducteur bleu (4) et le deuxième groupe de points quantiques (7) comprend des points quantiques rouge et vert.
- Dispositif lumineux automobile selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le substrat est un film à points quantiques.
- Dispositif lumineux automobile selon la revendication 8, caractérisé en ce que le film de points quantiques est flexible, et en particulier en ce que le film de points quantiques est en polyéthylène téréphtalate.
- Dispositif lumineux automobile selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le dispositif d'éclairage comprend en outre un élément optique (8) configuré pour projeter la lumière émise par les points quantiques.
- Dispositif lumineux automobile (1) selon la revendication 10, dans lequel le substrat est placé ou déposé sur l'élément optique (8).
- Dispositif lumineux automobile (1) selon la revendication 10, dans lequel l'élément optique (8) est le substrat où sont déposés les points quantiques.
- Dispositif lumineux automobile selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel au moins l'une des structures à points quantiques a un noyau et une enveloppe, le noyau est sphérique ou pyramidal et comprend au moins l'un parmi In, P, Zn, Se, Cu, S, Mn et l'enveloppe comprend au moins un parmi Zn, Se et S.
- Dispositif lumineux automobile selon l'une quelconque des revendications précédentes, le substrat (5) a un facteur de transmission lumineuse supérieur à 60 %.
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