FR3134197A1 - coupleur optique pour un système d'éclairage, notamment pour habitacle de véhicule. - Google Patents
coupleur optique pour un système d'éclairage, notamment pour habitacle de véhicule. Download PDFInfo
- Publication number
- FR3134197A1 FR3134197A1 FR2202973A FR2202973A FR3134197A1 FR 3134197 A1 FR3134197 A1 FR 3134197A1 FR 2202973 A FR2202973 A FR 2202973A FR 2202973 A FR2202973 A FR 2202973A FR 3134197 A1 FR3134197 A1 FR 3134197A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- section
- optical coupler
- envelope
- optical
- area
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 99
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims abstract description 7
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims abstract description 5
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims description 54
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 claims description 18
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 claims description 18
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 claims description 12
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 claims description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 11
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 5
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 claims description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 4
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 9
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 8
- 229920000297 Rayon Polymers 0.000 description 5
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 5
- 239000002964 rayon Substances 0.000 description 5
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 5
- 235000021183 entrée Nutrition 0.000 description 4
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 3
- 239000004753 textile Substances 0.000 description 3
- 241000219504 Caryophyllales Species 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 241001639412 Verres Species 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000021615 conjugation Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 239000004811 fluoropolymer Substances 0.000 description 1
- 229920002313 fluoropolymer Polymers 0.000 description 1
- 239000008240 homogeneous mixture Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 235000019832 sodium triphosphate Nutrition 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
- 238000009941 weaving Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
- G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
- G02B6/4204—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
Abstract
Coupleur optique pour un système d'éclairage, notamment pour habitacle de véhicule Un aspect de l'invention concerne un coupleur optique (22) présentant un axe central longitudinal X, ledit coupleur optique (22) comprenant une première (221), une deuxième (222) et une troisième (223) parties et dans lequel : ladite première partie (221) comporte une enveloppe (221') suivant une forme d'ellipsoïde de révolution d'axe X, tronquée selon une section de plan perpendiculaire à l'axe longitudinal X, de section transverse (S1) polygonale, l'aire de ladite section transverse (S1) augmentant progressivement le long de l'axe longitudinal X, entre une section d'entrée (SE) et une première section intermédiaire (SI1);ladite troisième partie (223) comporte une enveloppe (222') suivant une forme de prisme droit, de section transverse (S3) polygonale d'aire constante entre une deuxième section intermédiaire (SI2) et une première section de sortie (SS1) l'aire de la première section intermédiaire (SI1) étant supérieure à l'aire de la deuxième section intermédiaire (SI2), Ladite deuxième partie (222) étant une partie de transition disposée entre la première partie (221) et la troisième partie (223), ladite deuxième partie (222) comprenant une enveloppe (222') ayant une section transverse (S2) dont l'aire diminue progressivement le long de l'axe longitudinal X, ladite deuxième partie (222) comprenant :une première section de raccordement à la première partie (221), la première section de raccordement étant la première section intermédiaire (SI1),une deuxième section de raccordement à la deuxième partie (222), la deuxième section de raccordement étant la deuxième section intermédiaire (SI2).
Description
Le domaine technique de l’invention est celui du couplage optique.
La présente invention concerne un coupleur optique et un système d'éclairage optique, notamment pour un habitacle de véhicule.
L'habitacle d'un véhicule peut comprendre plusieurs systèmes d'éclairage et notamment de rétroéclairage à des fins fonctionnelles mais également esthétiques, compris dans des panneaux d'habillages.
Le brevet EP2145796A2 présente par exemple un panneau d'habillage intérieur pour véhicule automobile pourvu d'une zone rétroéclairée, le panneau comprenant une couche de support rigide, un revêtement sur la couche de support définissant une face visible du panneau et un dispositif d'éclairage permettant d'éclairer une zone de l'envers de la couche de support, la couche de support et le revêtement étant adaptés pour laisser passer la lumière du dispositif d'éclairage afin qu'elle soit visible sur le panneau.
Un panneau d'habillage peut par exemple présenter des motifs colorés lumineux choisis par l'utilisateur ou constructeur du véhicule, selon la nature du dispositif d'éclairage.
Le brevet US2016229338A1 présente un panneau d'habillage comprenant un revêtement textile, une base transparente et un dispositif d'éclairage comprenant une source lumineuse, de type DEL (diode électroluminescente) par exemple et des guides de lumières, la source lumineuse étant disposée devant le guide de lumière. Lorsque le guide de lumière est éclairé par la source lumineuse, des effets colorimétriques peuvent être obtenus grâce aux couleurs des fils du revêtement qui laisse passer la lumière.
Le brevet US2014211498A1 présente un panneau d'habillage intérieur pour un véhicule à moteur, qui comprend : une couche de support, qui détermine le contour du panneau d'habillage intérieur, une couche de couverture, qui est appliquée sur un côté avant de la couche de support et une couche émettrice de lumière, qui est appliquée sur un côté arrière de la couche de support, dans lequel le composant de support et la couche de couverture sont transparents. La couche émettrice de lumière est un tissu dans lequel sont tissées un faisceau de fibres optiques, les fibres optiques étant toronnées dans un connecteur, auquel on peut connecter une source lumineuse par exemple. Le faisceau de fibres optiques permet de guider des ondes lumineuses, visibles sur le panneau d'habillage, les ondes lumineuses pouvant être de couleur quelconque choisie par l'utilisateur du véhicule ou le constructeur.
Cependant, lorsqu'une source lumineuse de type DEL (diode électroluminescente) RVB (rouge vert bleu) par exemple est utilisée, il est parfois difficile d'obtenir un éclairement uniforme pour chaque couleur à l'entrée de chaque fibre optique, ce qui résulte en un flux lumineux non uniforme et une distribution non homogène des couleurs dans chaque fibre optique.
Le brevet EP0562873B1 présente un dispositif de couplage optique à section polygonale constante utilisé avec une source lumineuse à haute intensité, la section polygonale permettant d'obtenir un mélange de lumière amélioré et ainsi un éclairement uniforme pour chaque couleur en sortie du coupleur. Le coupleur optique peut être utilisé pour coupler la source lumineuse à un faisceau de fibres optiques, via un connecteur .
Or, la section transverse d'un connecteur de faisceau de fibres optiques dépend du nombre et du type de fibres toronnées et peut être plus petite que la surface de la source lumineuse en entrée d'un coupleur, rendant ainsi l'utilisation d'un coupleur de section constante, comme celui présenté dans le brevet EP0562873B1 moins efficace à cause des pertes importantes de flux lumineux, le coupleur n'étant pas adapté à la fois aux tailles de la source lumineuse et de la surface du connecteur.
Ainsi, il existe un besoin de transmettre un faisceau lumineux, notamment coloré émis par une source lumineuse, vers un faisceau de fibres optiques, via un connecteur de section inférieure à la surface de la source lumineuse, tout en minimisant les pertes de flux lumineux et en ayant un éclairement homogène pour chaque couleur, en entrée du connecteur.
L’invention offre une solution aux problèmes évoqués précédemment, en permettant de coupler une source lumineuse de surface supérieure à la surface d'un connecteur liant un faisceau de fibres optiques, tout en minimisant les pertes de flux lumineux entre une source lumineuse et un faisceau de fibres optiques
Un aspect de l’invention concerne un coupleur optique présentant un axe central longitudinal X, ledit coupleur optique comprenant une première, une deuxième et une troisième parties et dans lequel :
- ladite première partie comporte une enveloppe suivant une forme d'ellipsoïde de révolution d'axe X, tronquée selon une section de plan perpendiculaire à l'axe longitudinal X, de section transverse polygonale, l'aire de ladite section augmentant progressivement le long de l'axe longitudinal X, entre une section d'entrée et une première section intermédiaire;
- ladite troisième partie comporte une enveloppe suivant une forme de prisme droit, de section transverse polygonale d'aire constante entre une deuxième section intermédiaire et une première section de sortie;
- Ladite deuxième partie étant une partie de transition disposée entre la première partie et la troisième partie, ladite deuxième partie comprenant une enveloppe ayant une section transverse dont l'aire diminue progressivement le long de l'axe longitudinal X, ladite deuxième partie comprenant :
- une première section de raccordement à la première partie , la première section de raccordement étant la première section intermédiaire,
- une deuxième section de raccordement à la deuxième partie, la deuxième section de raccordement étant la deuxième section intermédiaire .
Grâce à l’invention, il est possible de recevoir un faisceau lumineux par la section d'entrée plus grande que la première section de sortie, ce qui permet de coupler une source lumineuse de section supérieure à la section d'un connecteur d'un ensemble de fibres optiques. L'enveloppe de la première partie a une forme permettant de collecter un maximum de lumière, chaque rayon lumineux arrivant vers l'enveloppe de la partie avec a un angle incident permettant sa réflexion totale. L'enveloppe de la deuxième partie a une forme permettant de relier la première partie et la troisième partie et est conçue de manière à minimiser les fuites de rayons lumineux et donc la perte de flux. La forme polygonale de la première et troisième sections permettent de casser les modes de propagations des rayons de couleurs différentes et d'obtenir une un éclairement uniforme pour chaque couleur en sortie du coupleur.
Outre les caractéristiques qui viennent d’être évoquées dans le paragraphe précédent, le coupleur optique selon un aspect de l’invention peut présenter une ou plusieurs caractéristiques complémentaires parmi les suivantes, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles :
- ledit coupleur optique a une configuration pleine;
- ledit coupleur optique comprend une quatrième partie comportant une enveloppe de section transverse d'aire constante, le long de l'axe longitudinal X, entre la première section de sortie et une deuxième section de sortie. Avantageusement, la quatrième partie permet d'adapter la forme de la deuxième section de sortie afin d'émettre un faisceau lumineux vers un récepteur de lumière, par exemple le connecteur de faisceau fibres optiques, dont la section d'entrée n'a pas la même forme que la première section de sortie de la troisième partie du coupleur optique.
- la section de l'enveloppe de la première partie, et/ou la section de l'enveloppe de la troisième partie sont respectivement des polygones d'ordre n, n étant un entier naturel compris entre 4 et 10. Avantageusement, une section en forme de polygone d'ordre n compris entre 4 et 10 permet de mieux homogénéiser la propagation de rayons lumineux de couleurs différentes au sein du coupleur optique et donc de casser les modes de propagations de chaque rayon lumineux.
- la section de l'enveloppe de la deuxième partie est un polygone d'ordre n. Cette caractéristique permet une transition sans discontinuité au niveau de la première section de raccordement et de la deuxième section de raccordement.
- n est égal à 6. Avantageusement, la forme hexagonale de la section de la première partie et de la troisième partie est la forme optimale pour d'homogénéiser la propagation de rayons lumineux de couleurs différentes afin d'obtenir un éclairement uniforme pour chaque groupe de rayons lumineux de même couleur.
- Ledit coupleur optique est formé à partir d’un matériau optique transparent de type polycarbonate (PC), Polyméthacrylate de méthyle (PMMA), verre ou silicone.
- l'enveloppe de la première partie présente un premier foyer et un deuxième foyer, le premier foyer étant situé à l'extérieur du coupleur optique.
Un autre aspect de l’invention concerne un système d'éclairage optique comportant :
- Une source lumineuse;
- Un coupleur optique selon l'invention
- Un faisceau de fibres optiques ;
Outre les caractéristiques qui viennent d’être évoquées dans le paragraphe précédent, le système d'éclairage optique selon un aspect de l’invention peut présenter une ou plusieurs caractéristiques complémentaires parmi les suivantes, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles :
- la source lumineuse est une source de lumière monochromatique, bichromatique ou trichromatique.
- la source lumineuse est placée au foyer conjugué du premier foyer par la surface d'entrée. Avantageusement, cette caractéristique permet à tous les rayons entrants dans le coupleur via la section d'entrée, d'être focalisé au deuxième foyer après leurs réflexion totale ou partielle .
- le faisceau de fibres optiques comprend une pluralité de fibres optiques, chaque fibre optique de la pluralité de fibres optiques est formée à partir de Polyméthacrylate de méthyle. Le Polyméthacrylate de méthyle est un matériau avantageux permettant d'obtenir un ensemble de fibres optiques souples et fines pouvant être tissées dans un textile compris dans un panneau d'habillage pour habitacle de véhicule.
Un autre aspect de l’invention concerne un panneau d'habillage pour habitacle de véhicule comprenant le système d'éclairage selon l'invention.
L’invention et ses différentes applications seront mieux comprises à la lecture de la description qui suit et à l’examen des figures qui l’accompagnent.
Les figures sont présentées à titre indicatif et nullement limitatif de l’invention.
Sauf précision contraire, un même élément apparaissant sur des figures différentes présente une référence unique.
La est un schéma représentant un système d'éclairage optique selon l'invention.
La est un schéma détaillé d'un coupleur optique selon l'invention compris dans un système d'éclairage optique selon l'invention.
La est un schéma représentant les trajets respectifs de deux rayons lumineux issus d'une source lumineuse vers la première partie du coupleur optique selon l'invention.
Un système d'éclairage optique 2 selon l'invention est représenté schématiquement à la .
Le système d'éclairage optique 2 comprend une source lumineuse 21, un coupleur optique 22 selon l'invention et un faisceau de fibres optiques 23.
La représente en détail le coupleur optique 22.
Le coupleur optique 22 présente un axe central longitudinal X.
Le coupleur optique 22 comprend une première 221, une deuxième 222 et une troisième 223 parties
Le coupleur optique 22 peut comprendre en outre une quatrième 224 partie.
La première partie 221 comprend une enveloppe 221' suivant une forme d'ellipsoïde de révolution d'axe X, tronquée selon une section de plan perpendiculaire à l'axe longitudinal X.
L'enveloppe 221' de la première partie 221 étant de forme ellipsoïdale de révolution d'axe longitudinal X, celle-ci est définie par deux foyers situés sur l'axe longitudinal X : l'enveloppe 221' de la première partie 221 présente un premier foyer F1 et un deuxième foyer F2. L'enveloppe 221' de la première partie 221 est tronquée telle que le premier foyer F1 se situe à l'extérieur de la première partie 221 et à l'extérieur du coupleur optique 22 . L'enveloppe 221' de la première partie 221 est tronquée de sorte que deuxième foyer F2 se situe à l'extérieur de la première partie 221, mais à l'intérieur du coupleur optique 22 .
L'enveloppe 221' de la première partie 221 a une section transverse S1 polygonale régulière. L'aire section transverse S1 de l'enveloppe 221' de la première partie augmente progressivement et de manière continue le long de l'axe longitudinal X, entre une section d'entrée SE et une première section intermédiaire SI1. L'aire section d'entrée SE est inférieure à la l'aire de la première section intermédiaire SI1. En d’autres termes, l’enveloppe 221’ est formée par une succession continue de sections polygonales croissantes.
De préférence, l'aire de la section d'entrée SE recouvre entièrement une surface carrée d'aire supérieure ou égale 9 mm².
Par exemple, l'aire de la section d'entrée SE polygonale recouvre entièrement une surface carrée d'aire égale 16 mm².
Par exemple, le diamètre du cercle inscrit dans la section d'entrée SE polygonale est supérieur ou égal à 3mm.
Par exemple, le diamètre du cercle inscrit dans la section d'entrée SE est égal à 4 mm.
Par exemple, le diamètre du cercle inscrit dans la première section intermédiaire SI1 polygonale est compris entre 6mm et 10mm.
De préférence, le diamètre du cercle inscrit dans la première section intermédiaire SI1 polygonale est égal 6,698 mm.
Ainsi, l'enveloppe 221' de la première partie 221 est délimitée à ses extrémités par la section d'entrée SE et la première section intermédiaire SI1.
La section d'entrée SE est adaptée pour recevoir un faisceau de lumière.
De préférence, l'enveloppe 221' de la première partie 221 est conçue de sorte que le foyer F1 se situe à une distance D, selon l'axe longitudinal X, prédéterminée de la section d'entrée SE
La section S1 de l'enveloppe de la première partie 221 est un polygone convexe régulier d'ordre n, le nombre n étant un entier naturel compris de préférence entre 4 et 10. L'ordre d'un polygone est le nombre de ses arrêtes et/ou le nombre de ses sommets.
Ainsi, la section transverse S1 de l'enveloppe de la première partie 221 peut être un quadrilatère, par exemple un carré, un pentagone, un hexagone, un heptagone, un octogone, un nonagone ou un décagone.
De préférence, la section transverse S1 de l'enveloppe de la première partie 221 est un polygone d'ordre 6 et est donc un hexagone.
La troisième partie 223 comporte une enveloppe 223' suivant une forme de prisme droit dont l'axe central est l'axe longitudinal X. Un prisme droit est un solide géométrique délimité par deux polygones, les deux polygones étant reliées entre eux par des parallélogrammes.
L'enveloppe 223' de la troisième partie 223 a une section transverse S3 polygonale constante continue entre une deuxième section intermédiaire SI2 une et une première section de sortie SS1. Ainsi, l’enveloppe 223’ de la troisième partie 223 est formée par une succession continue de sections polygonales constantes.
Selon un premier mode de réalisation, la première section de sortie SS1 est adaptée pour émettre un faisceau de lumière.
Ainsi, l'enveloppe 223' de la troisième partie 223 est délimitée à ses extrémités par la deuxième section intermédiaire SI2 et la première section de sortie SS1.
L'enveloppe 223' de la troisième partie suivant une forme de prisme droit, la section transverse S3 de l'enveloppe de la troisième partie 223 est ainsi polygonale.
Selon un mode de réalisation préféré, la section transverse S3 de l'enveloppe 223' de la troisième partie 223 est un polygone d'ordre n, le nombre n étant défini précédemment. Ainsi, la section S3 de l'enveloppe 223' de la troisième partie 223 peut être un quadrilatère, par exemple un carré ou un rectangle, un pentagone, un hexagone, un heptagone, un octogone, un nonagone ou un décagone. Ainsi, l'enveloppe 223' de la troisième partie 223 comporte n faces planes.
Selon un mode de réalisation, la section transverse S3 de l'enveloppe 223' de la troisième partie 223 est un polygone d'ordre k, k étant un entier naturel différent de n. k est de préférence compris entre 4 et 10.
De préférence, la section S3 de l'enveloppe de la troisième partie 223 est un polygone d'ordre 6 et est donc un hexagone.
De préférence, l'aire de la première section de sortie SS1 polygonale recouvre entièrement une surface circulaire d'aire inférieure ou égale 9 mm².
De préférence, le diamètre du cercle inscrit dans la première section de sortie SS1 polygonale est inférieur ou égal à 3mm.
Par exemple, le diamètre du cercle inscrit dans la première section de sortie SS1 polygonale est égal à 2 mm.
La deuxième partie 222 est une partie de transition disposée entre la première partie 221 et la troisième partie 223 .
La deuxième partie 222 est raccordée à la première partie 221 via la une première section de raccordement, la première section de raccordement étant la première section intermédiaire SI1. Ainsi, la première section intermédiaire SI1 est commune à la première partie 221 et à la deuxième partie 222 dont elle forme une première section d’extrémité.
La deuxième partie 222 est raccordée à la troisième partie 233 via une deuxième section de raccordement, la deuxième section de raccordement étant la deuxième section intermédiaire SI2. Ainsi, la deuxième section intermédiaire SI2 est commune à la deuxième partie 222 dont elle forme une seconde section d’extrémité et à la troisième partie 223.
Ainsi la deuxième partie 222 est délimitée à ses extrémités par la première section intermédiaire SI1 et la deuxième section intermédiaire SI2 .
La deuxième partie 222 comporte une enveloppe 222' de section S2 d'aire décroissante le long de l'axe longitudinal X, la section S2 de l'enveloppe 222' de la deuxième partie 222 décroissant de manière continue.
Selon le mode de réalisation dans lequel l'entier naturel n est égal à l'entier naturel k, la section transverse S2 de l'enveloppe 222' de la deuxième partie 222 est de préférence un polygone d'ordre n l’et enveloppe 222’ de la deuxième partie 222 est formée par une succession continue de sections polygonales croissantes.
Selon un mode de réalisation dans lequel le coupleur optique 22 comprend la quatrième partie 224, la quatrième partie 224 comporte une enveloppe 224' de section transverse S4 constante continue le long de l'axe longitudinal X, entre la première section de sortie SS1,qui forme une première section d’extrémité de la quatrième partie 224, et une deuxième section de sortie SS2 ,qui forme une deuxième d’extrémité de la quatrième partie 224, adaptée pour émettre un faisceau de lumière.
Ainsi, la première section de sortie SS1 est commune à la troisième partie 223 et à la quatrième partie 224. De préférence, la deuxième section de sortie SS2 est circulaire. De préférence, le diamètre de la deuxième section de sortie SS2 est inférieur à 3 mm, et est par exemple compris entre 2mm et 3 mm. De préférence, l'aire de la première section de sortie SS1 et l'aire de la deuxième section SS2 de sortie sont identiques.
Ainsi, l'aire de la section d'entrée SE est supérieure à l'aire de la première section de sortie SS1.
Ainsi, l'aire de la section d'entrée SE est supérieure à l'aire de la deuxième section de sortie SS2.
Le coupleur optique 22 ne présente pas de discontinuité entre la première partie 221 et la deuxième partie 222.
Le coupleur optique 22 ne présente pas de discontinuité entre la deuxième partie 222 et la troisième partie 223 .
Le coupleur optique 22 ne présente pas de discontinuité entre la troisième partie 223 et la quatrième partie 224.
Le coupleur optique 22 peut être formé à partir d'au moins un matériau, le matériau peut être un matériau optique transparent tel que du PC (polycarbonate) , du PMMA (Polyméthacrylate de méthyle), par exemple du PMMA extrudé, du verre ou du silicone, ou tout autre matériau optique transparent.
Le coupleur optique 22 peut être formé d'un métal réfléchissant par exemple.
Selon un mode de réalisation préférentiel dans lequel le coupleur optique 22 est formé d'un matériau optique transparent, ledit coupleur optique 22 est de préférence de configuration pleine, ainsi il ne présente pas d'extrusion.
Selon un mode de réalisation dans lequel le coupleur optique 22 est formé d'un métal réfléchissant, le coupleur optique 22 est de configuration creuse.
Le matériau formant le coupleur optique 22 a un indice nc, l'indice ncpouvant varier selon la longueur d'onde.
Lorsque le coupleur optique 22 est formé à partir du PMMA, l'indice du coupleur optique 22 peut valoir nc = 1.49 .
Lorsque le coupleur optique 22 est formé à partir du PC, l'indice du coupleur optique 22 peut valoir nc = 1.586 .
Lorsque le coupleur optique 22 est formé à partir du verre, l'indice du coupleur optique 22 peut valoir nc = 1.5 .
Ainsi, La section d'entrée SE est un dioptre.
Selon un premier mode de réalisation selon lequel le coupleur optique 22 comprend trois parties, la première section de sortie SS1 est un dioptre.
Selon un deuxième mode de réalisation selon lequel le coupleur optique 22 comprend la quatrième partie 224, la deuxième section de sortie SS2 est un dioptre.
La longueur totale du coupleur optique 22 selon l'axe longitudinal X est par exemple égale à 25mm. De préférence, la longueur de la première partie 221 , de la deuxième partie 222 et de la troisième partie 223, selon l'axe longitudinal X, sont égales. De préférence, la longueur de la quatrième partie 224 est très inférieure à la longueur de la première partie 221 , la deuxième partie 222 et la troisième partie 223.
Le coupleur optique 22 peut recevoir un faisceau lumineux, via la section d'entrée SE , émis par la source lumineuse 21.
Un faisceau lumineux est un ensemble de rayons lumineux provenant d'une même source lumineuse. L'ensemble de rayons se propage de préférence dans toutes les directions de l'angle solide égal à 2π stéradians.
Selon un mode de réalisation, la source lumineuse 21 peut être monochromatique ou polychromatique.
Une source lumineuse 21 monochromatique émet un faisceau lumineux ayant une seule longueur d'onde.
La source lumineuse 21 polychromatique peut émettre un faisceau lumineux dont le spectre électromagnétique est étendu sur le domaine du visible, la source lumineuse 21 pouvant être par exemple une source blanche.
La source lumineuse 21 polychromatique peut être en particulier une source de lumière trichromatique émettant un faisceau lumineux résultant d'une superposition de trois faisceaux lumineux ayant respectivement trois longueurs d'ondes, chaque longueur d'onde correspondant à une couleur primaire différente; l'intensité de chaque faisceau lumineux pouvant être différente . Les trois couleurs primaires sont le rouge, le vert et le bleu.
Selon un mode de réalisation la source lumineuse 21 peut être un laser.
Selon un mode de réalisation, la source lumineuse 21 comporte au moins une DEL (diode électroluminescente), appelée LED (light-emitting diode) en anglais, monochromatique. Une DEL monochromatique produit un faisceau lumineux monochromatique. Le faisceau lumineux monochromatique peut être de couleur rouge, verte ou bleue par exemple. L'intensité du rayonnement lumineux émis par chaque DEL monochromatique peut être modifiée.
Selon un mode de réalisation, la source lumineuse 21 comporte de préférence une DEL RVB (rouge vert bleu), appelée LED RGB (red green blue) en anglais. Une DEL RVB est un boitier composé de trois DEL monochromatiques, les trois DEL émettant respectivement des faisceaux lumineux monochromatiques, respectivement de couleur Rouge, Verte et Bleue. Le boitier peut être clair..
Selon le mode de réalisation précédent, lorsque le boitier est clair, la DEL RVB émet simultanément trois rayonnements lumineux, respectivement de couleur rouge, vert et bleu de manière distincte.
Selon le mode de réalisation précédent, lorsque le boitier est diffusant, la DEL RVB émet un faisceau lumineux dont la couleur correspond à la synthèse des trois couleurs : rouge, vert et bleu.
Selon un mode de réalisation, la source lumineuse 21 est placée dans le plan perpendiculaire à l'axe longitudinal X et comprenant le foyer conjugué F'1 du premier foyer F1 par la section d'entrée SE. Le foyer conjugué F'1 est situé sur l'axe longitudinal X. En d'autres termes, la source lumineuse 21 est placé sur le foyer conjugué F'1 de sorte que l'image de la source lumineuse 21, par la surface d'entrée est située au premier foyer F1. Le foyer conjugué F'1 est situé à une distance D' de la section d'entrée SE. La loi de conjugaison de Descartes permet de trouver le foyer conjugué F'1.
De préférence, la source lumineuse 21 est centrée sur l'axe longitudinal X .
Ainsi, selon le mode de réalisation précédent, la source lumineuse 21 est située à une distance D' de la section d'entrée SE .
Selon le mode de réalisation précédent, la distance D est choisie de sorte que la distance D' est, de préférence, supérieure ou égale à 0.5 mm. Par exemple, la distance D' peut être égale à 1mm. Une distance D' supérieure ou égale à 0.5 mm permet de limiter le risque d'endommagement de la section d'entrée SE par l'augmentation de chaleur causée par la réception du faisceau lumineux émis par la source lumineuse 23. Une distance D' supérieure ou égale à 0.5 mm permet également d'obtenir une tolérance d'espacement entre la source lumineuse 21 et la section d'entrée SE, afin que la source lumineuse 21 ne soit jamais accolée au coupleur optique 22 .
Selon le mode de réalisation précédent, selon lequel la source lumineuse 21 émet un faisceau lumineux monochromatique ou polychromatique vers la section d'entrée SE, les rayons lumineux du faisceau lumineux entrant dans la section d'entrée SE sont réfléchis totalement par l'enveloppe 221' de la première partie 221 et sont réfléchis partiellement par l'enveloppe de la deuxième partie 222 selon leur angle d'incidence respectif et l'indice du matériau du coupleur optique 22.
Notons nairet θ l'angle d'incidence d'un rayon lumineux d'un faisceau lumineux émis par la source lumineuse 21. La forme ellipsoïdale de l'enveloppe de la première partie 221 est conçue telle que chaque rayon lumineux incident vers l'enveloppe de la première partie 221 est réfléchi totalement vers le foyer F2. Ainsi, d'après la loi de Descartes, chaque rayon lumineux incident vers l'enveloppe de la première partie 221 a un angle d'incidence respectant la condition suivante :
Sin(θ) > , le sinus de l'angle du rayon lumineux incident est supérieur au rapport entre l'indice de l'air nair et l'indice du coupleur .
Selon le mode de réalisation précédent, selon lequel la source lumineuse 21 émet un faisceau lumineux monochromatique ou polychromatique vers la section d'entrée SE, l'enveloppe 222' de la deuxième partie 222 est conçue pour minimiser la fuite des rayons lumineux incidents vers l'enveloppe 222' de la deuxième partie 222, afin de minimiser les pertes en luminosité et intensité des rayons lumineux.
la source lumineuse 21 étant située au foyer conjugué F'1, chaque rayon lumineux réfléchi totalement ou partiellement par l'enveloppe 221' de la première partie 221 ou l'enveloppe 222' de la deuxième partie 222 est focalisé au foyer F2, compris dans la troisième partie 223.
La représente le trajet de deux rayons lumineux émis par la source lumineuse 21 et étant réfléchi par l'enveloppe 221' de la première partie 221 vers le foyer F2.
Il est possible que certains rayons lumineux, de longueur d'onde λ, soient focalisés au foyer F2λ, situé sur l'axe longitudinal X écarté de moins d'un millimètre du foyer F2, et non directement au foyer F2, en raison de l'aberration chromatique.
Selon un mode de réalisation dans lequel la source lumineuse 21 est une DEL RVB émettant un faisceau lumineux comportant des rayons lumineux rouges, des rayons lumineux verts et des rayons lumineux bleus vers la surface d'entrée SE, tous les rayons lumineux réfléchis sont focalisés au foyer F2 puis se propagent respectivement dans la troisième partie 223 en se réfléchissant sur les n faces planes de l'enveloppe 223' de la troisième partie 223. Avantageusement, la section 23 de forme polygonale de la troisième partie 223 permet de casser les modes de propagation de chaque rayon lumineux rouge, chaque rayon lumineux vert et chaque rayon lumineux bleu en raison des multiples réflexions sur chacune des n faces de la troisième partie 223 , et d'obtenir une distribution uniforme de l'intensité lumineuse et un mélange de couleurs homogène et optimal en sortie de la troisième partie 223 , au niveau de la troisième section intermédiaire SI3 .
Selon le mode de réalisation précédent, dans lequel le coupleur optique 22 comprend la quatrième partie 224, la quatrième partie 224 permet de conduire des rayons lumineux d'intensité uniforme et de couleur homogène à partir de la troisième section intermédiaire jusqu'au faisceau de fibre optiques 23.
Le faisceau de fibres optiques 23(dit Bundle en anglais), 23 comporte un connecteur 231 et au moins une fibre optique 232, de préférence une pluralité de fibres optiques, la pluralité de fibres optiques étant toréées dans le connecteur 213 .De préférence, les fibres optiques de la pluralité de fibres optiques sont identiques.
Le connecteur 231 peut avoir une section transverse circulaire.
De préférence, le faisceau de fibres optiques 23 est de configuration linéaire. Dans une configuration linéaire, toutes les fibres optiques de la pluralité de fibres optiques sont parallèles et comprises dans un même plan .
Dans le mode de réalisation dans lequel le coupleur optique 22 comprend la quatrième partie 224 et dans lequel la deuxième section de sortie SS2 est circulaire, le connecteur 213 a un diamètre transverse égal au diamètre de la deuxième section de sortie SS2 de la quatrième partie 224 du coupleur optique 22 .
Chaque fibre optique 232 du faisceau de fibre optique 23 est multimode.
Chaque fibre optique 232 du faisceau de fibre optique 23 a de préférence un diamètre extérieur égal par exemple à 0.5mm ou à 0.25 mm.
Selon un mode de réalisation, dans lequel la pluralité de fibres optiques du faisceau de fibres optiques 23 sont tissées directement dans un tissu décoratif, il est préférable d'utiliser des fibres optiques de diamètre respectif égal à 0.25 mm, cela permet une meilleure finesse de tissage et des motifs plus fin.
Selon un mode de réalisation, dans lequel la pluralité de fibres optiques du faisceau de fibres optiques 23 sont tissées dans un tissu technique, recouvert d'un matériau de décoration, il est préférable d'utiliser des fibres optiques de diamètre respectif de 0.5 mm.
Chaque fibre optique 232 du faisceau de fibres optiques 23 est de préférence formée par exemple à partir du verre ou de préférence de plastique, par exemple du PMMA (Polyméthacrylate de méthyle).
Selon un mode de réalisation, chaque fibre optique 232 du faisceau de fibres optiques 23 ne comprend pas de gaine.
un mode de réalisation, chaque fibre optique 232 du faisceau de fibres optiques 23 comprend une gaine en polymère fluoré et un cœur en PMMA.
Chaque fibre optique 232 du faisceau de fibres optique 23 est adaptée pour conduire des rayons lumineux.
Selon un mode de réalisation, selon lequel le coupleur optique 22 est formé de PC , le connecteur 231 est collée au coupleur optique 22 via la section de sortie SS, grâce à une colle transparente de qualité optique de type OCA pour " Optical Clear Adhesive" selon la terminologie anglaise.
Selon un mode de réalisation, dans lequel le coupleur optique 22 comprend la quatrième partie 224, le connecteur 231 est situé à une distance Dcde la deuxième section de sortie SS2 de la quatrième partie du coupleur optique 22 .
Le système d'éclairage optique 2 peut être compris dans un panneau d'habillage pour habitacle de véhicule.
Plusieurs simulations ont été réalisées afin d'évaluer l'efficacité du coupleur optique 22, selon le mode de réalisation dans lequel le coupleur 22 comprend la quatrième partie, l'efficacité étant définie comme le rapport entre la valeur du flux (en Lumen) de lumière; au niveau de la deuxième section de sortie SS2, pour l'ensemble {source lumineuse 21 + coupleur optique 22 }, et la valeur du flux (en lumen, noté Lm) de lumière émis par la source lumineuse 21. Dans le cadre des simulations, la source lumineuse 21 est une DEL RVB. L'efficacité est mesurée pour coupleur optique 22 formé à partir de PC et pour un coupleur optique 22 formé à partir de PMMA. Plusieurs diamètres de section de la deuxième section sortie SS2 ont été simulés.
Les simulations suivantes ont été réalisées selon un mode de réalisation dans lequel le coupleur optique 22 est collé au toron de fibre au moyen d’un adhésif transparent, via la deuxième de sortie SS2, au faisceau de fibre optique 23 avec une colle transparente de qualité optique :
La DEL choisie émet un faisceau lumineux dont le flux est égal à 4.39 Lm. D'après les simulations précédentes, le flux lumineux en sortie de l'ensemble { DEL + coupleur optique 22 } ,avec le coupleur optique 22 formé à partir de PC, permet d'obtenir une plus grande efficacité par rapport à l'ensemble { DEL + coupleur optique 22 } avec le coupleur optique 22 formé à partir de PMMA. Dans ce mode de réalisation, L'efficacité est meilleure lorsque le coupleur est formé de PC car l'indice de réfraction du PC est supérieur à l'indice de réfraction du PMMA.
Les simulations suivantes ont été réalisées selon un mode de réalisation dans lequel le coupleur n'est pas colées au faisceau de fibres optiques :
Ainsi, lorsque le coupleur optique 22 n'est pas collé au faisceau de fibres optiques 23, l'efficacité diminue de 14 % pour un coupleur optique 22 formé à partir de PMMA et diminue de 17% pour un coupleur optique 22 formé de PC.
Claims (10)
- Coupleur optique (22) présentant un axe central longitudinal X, ledit coupleur optique (22) comprenant une première (221), une deuxième (222) et une troisième (223) parties et dans lequel :
- ladite première partie (221) comporte une enveloppe (221') suivant une forme d'ellipsoïde de révolution d'axe X, tronquée selon une section de plan perpendiculaire à l'axe longitudinal X, de section transverse (S1) polygonale, l'aire de ladite section transverse (S1) augmentant progressivement le long de l'axe longitudinal X, entre une section d'entrée (SE) et une première section intermédiaire (SI1);
- ladite troisième partie (223) comporte une enveloppe (222') suivant une forme de prisme droit, de section transverse (S3) polygonale d'aire constante entre une deuxième section intermédiaire (SI2) et une première section de sortie (SS1)
- Ladite deuxième partie (222) étant une partie de transition disposée entre la première partie (221) et la troisième partie (223), ladite deuxième partie (222) comprenant une enveloppe (222') ayant une section transverse (S2) dont l'aire diminue progressivement le long de l'axe longitudinal X, ladite deuxième partie (222) comprenant :
- une première section de raccordement à la première partie (221), la première section de raccordement étant la première section intermédiaire (SI1),
- une deuxième section de raccordement à la deuxième partie (222), la deuxième section de raccordement étant la deuxième section intermédiaire (SI2).
- Coupleur optique (22) selon la revendication précédente caractérisé en ce que ledit coupleur optique (22) a une configuration pleine.
- Coupleur optique (22) selon l'une quelconques des revendications précédentes en ce que ledit coupleur optique (22) comprend une quatrième partie (224) comportant une enveloppe (224') de section transverse (S4) d'aire constante, le long de l'axe longitudinal X, entre la première section de sortie (SS1) et une deuxième section de sortie (SS2).
- Coupleur optique (22) selon l'une quelconques des revendications précédentes caractérisé en ce que la section transverse (S1) de l'enveloppe (221') de la première partie (221) et/ou la section transverse (S3) de l'enveloppe (223') de la troisième partie (223) sont respectivement des polygones d'ordre n, n étant un entier naturel compris entre 4 et 10.
- Coupleur optique (22) selon la revendication précédente caractérisé en ce que n est égal à 6.
- Coupleur optique (22) selon l'une quelconques des revendications précédentes caractérisé en ce que ledit coupleur optique (22) est formé à partir du matériau suivant : polycarbonate, Polyméthacrylate de méthyle, verre ou silicone.
- Coupleur optique (22) selon l'une quelconques des revendications précédentes caractérisé en ce que l'enveloppe (221') de la première partie (221) présente un premier foyer (F1) et un deuxième foyer (F2), le premier foyer (F1) étant situé à l'extérieur du coupleur optique (22).
- Système d'éclairage optique (2) comportant:
- Une source lumineuse (21);
- Un coupleur optique (22) selon l'une quelconques des revendications 1 à 7;
- Un faisceau de fibres optique (23).
- Système d'éclairage optique (2) selon la revendication 8 selon lequel la source lumineuse (21) est placée au foyer conjugué (F'1) du premier foyer (F1) par la surface d'entrée (SE) .
- Système d'éclairage optique (2) selon l'une quelconques des revendications 8 à 9 selon lequel le faisceau de fibres optiques (23) comprend une pluralité de fibres optiques, chaque fibre optique de la pluralité de fibres optiques étant formée de Polyméthacrylate de méthyle.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR2202973A FR3134197B1 (fr) | 2022-03-31 | 2022-03-31 | coupleur optique pour un système d'éclairage, notamment pour habitacle de véhicule. |
| PCT/EP2023/058063 WO2023186941A1 (fr) | 2022-03-31 | 2023-03-28 | Coupleur optique pour un système d'éclairage, notamment pour habitacle de véhicule |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR2202973A FR3134197B1 (fr) | 2022-03-31 | 2022-03-31 | coupleur optique pour un système d'éclairage, notamment pour habitacle de véhicule. |
| FR2202973 | 2022-03-31 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR3134197A1 true FR3134197A1 (fr) | 2023-10-06 |
| FR3134197B1 FR3134197B1 (fr) | 2024-03-01 |
Family
ID=82319745
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR2202973A Active FR3134197B1 (fr) | 2022-03-31 | 2022-03-31 | coupleur optique pour un système d'éclairage, notamment pour habitacle de véhicule. |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR3134197B1 (fr) |
| WO (1) | WO2023186941A1 (fr) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0562873B1 (fr) | 1992-03-27 | 1998-07-22 | General Electric Company | Dispositif de couplage optique à section polygonale pour utilisation avec une source lumineuse à haute intensité |
| US5860723A (en) * | 1997-04-14 | 1999-01-19 | Transmatic, Inc. | Light engine with ellipsoidal reflector |
| US20060062016A1 (en) * | 2004-08-24 | 2006-03-23 | Norihiro Dejima | Illumination device and display device using the same |
| US20070206390A1 (en) * | 2006-03-06 | 2007-09-06 | Brukilacchio Thomas J | Light emitting diode projection system |
| EP2145796A2 (fr) | 2008-07-15 | 2010-01-20 | Eurostyle France | Panneau d'habillage intérieur pour véhicule automobile pourvu d'une zone rétroéclairée, de réalisation simplifiée |
| US20140211498A1 (en) | 2013-01-30 | 2014-07-31 | International Automotive Components Group Gmbh | Interior trim component for a motor vehicle |
| US20160229338A1 (en) | 2015-02-05 | 2016-08-11 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Interior component |
-
2022
- 2022-03-31 FR FR2202973A patent/FR3134197B1/fr active Active
-
2023
- 2023-03-28 WO PCT/EP2023/058063 patent/WO2023186941A1/fr unknown
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0562873B1 (fr) | 1992-03-27 | 1998-07-22 | General Electric Company | Dispositif de couplage optique à section polygonale pour utilisation avec une source lumineuse à haute intensité |
| US5860723A (en) * | 1997-04-14 | 1999-01-19 | Transmatic, Inc. | Light engine with ellipsoidal reflector |
| US20060062016A1 (en) * | 2004-08-24 | 2006-03-23 | Norihiro Dejima | Illumination device and display device using the same |
| US20070206390A1 (en) * | 2006-03-06 | 2007-09-06 | Brukilacchio Thomas J | Light emitting diode projection system |
| EP2145796A2 (fr) | 2008-07-15 | 2010-01-20 | Eurostyle France | Panneau d'habillage intérieur pour véhicule automobile pourvu d'une zone rétroéclairée, de réalisation simplifiée |
| US20140211498A1 (en) | 2013-01-30 | 2014-07-31 | International Automotive Components Group Gmbh | Interior trim component for a motor vehicle |
| US20160229338A1 (en) | 2015-02-05 | 2016-08-11 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Interior component |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2023186941A1 (fr) | 2023-10-05 |
| FR3134197B1 (fr) | 2024-03-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN208780908U (zh) | 光学照明装置 | |
| US9983351B2 (en) | Slim waveguide coupling apparatus and method | |
| JP5394497B2 (ja) | Ｌｅｄのための薄型側部放射ｔｉｒレンズ | |
| EP2653779A2 (fr) | Module lumineux et son dispositif de guidage de lumière | |
| US10030846B2 (en) | Face-lit waveguide illumination systems | |
| EP1772665B1 (fr) | Dispositif d'éclairage à diode | |
| US7740375B2 (en) | High brightness illumination device with incoherent solid state light source | |
| US20090257712A1 (en) | Waveguide with asymmetric outcoupling | |
| CN113678034B (zh) | 使用基于薄膜的光导和漫反射型剥离衬制造显示器的方法 | |
| FR2988161A1 (fr) | Dispositif optique, notamment pour vehicule automobile | |
| FR2902494A1 (fr) | Dispositif d'eclairage ou de signalisation a guide optique pour vehicule automobile | |
| CN102341641A (zh) | 模拟太阳光照射装置 | |
| US20040105247A1 (en) | Diffusing backlight assembly | |
| CN101558352A (zh) | 照明系统和包括照明系统的显示器 | |
| US10444420B2 (en) | Indirect lighting arrangement, and method for producing an indirect lighting arrangement | |
| FR3009064A1 (fr) | Dispositif lumineux | |
| FR3134197A1 (fr) | coupleur optique pour un système d'éclairage, notamment pour habitacle de véhicule. | |
| US6678439B2 (en) | Wavelength division multiplexing and broadcast optical interconnection apparatus | |
| FR3041076A1 (fr) | Module d'eclairage interieur comprenant une fibre optique | |
| EP3186548A1 (fr) | Dispositif d'eclairage a diodes electroluminescentes comportant un eclairage compatible de l'utilisation de jumelles de vision nocturne et comprenant un guide de lumiere | |
| EP3315857B1 (fr) | Guide de lumière coudé amélioré | |
| EP3191878B1 (fr) | Dispositif lumineux | |
| EP3191345B1 (fr) | Dispositif lumineux | |
| JP2002197916A (ja) | 面光源 | |
| EP3144589A1 (fr) | Dispositif lumineux, notamment pour véhicule automobile et projecteur comprenant un tel dispositif |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 2 |
|
| PLSC | Publication of the preliminary search report |
Effective date: 20231006 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 3 |