FR3139176A1 - Guide de lumière pour dispositif d’éclairage et/ou de signalisation de véhicule automobile - Google Patents

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Abstract

Guide de lumière (100) comportant des prismes de réflexion (160) s’étendant le long d’une portion principale (130) du guide (100), d’une première longueur déterminée, sur la surface extérieure (SFE) du guide (100), aptes à faire sortir transversalement du guide (100) des photons s’y propageant, ledit guide (100) comportant au moins une portion d’extrémité (140) d’une deuxième longueur déterminée, dépourvue de prismes de réflexion  et comportant une face d’entrée (150) apte à être éclairée par une source de photons ; ladite portion d’extrémité (140) étant en outre pourvue d’une pluralité de rainures (160) aménagées sur la surface extérieure (SFE) de la portion d’extrémité (140) et s’étendant toutes parallèlement suivant la direction principale à partir de la face d’entrée (150) du guide (100), pour être aptes à augmenter la diffusion des photons émis par la source et entrant dans le guide (100), avant qu’ils atteignent la première portion (140). (Figure 2)

Description

Guide de lumière pour dispositif d’éclairage et/ou de signalisation de véhicule automobile
L'invention concerne en général les guides de lumière utilisés dans les dispositifs d’éclairage et/ou de signalisation de véhicules automobiles et s’intéresse plus particulièrement à un guide de lumière à zone technique réduite et rendu lumineux homogène dans la zone de sortie des photons parcourant le guide de lumière.
Par zone technique, on entend la portion d’extrémité du guide de lumière, généralement de forme générale cylindrique recevant les photons, et qui est nécessaire au mélange des photons parcourant cette portion d’extrémité avant leur propagation dans la portion principale du guide. Par mélange, on entend la propagation des photons par réflexions multiples et totales à l’intérieur du matériau transparent à partir duquel est réalisé le corps du guide de lumière et donc la portion d’extrémité. Ce mélange à l’entrée du guide de lumière permet d’obtenir une répartition homogène des photons dans la zone de sortie des photons (zone allumée du guide) et donc un rendu lumineux homogène pour un observateur situé à l’extérieur du véhicule.
Comme illustré par la vue en coupe de la , il est courant d’utiliser un guide de lumière 10 prenant la forme générale d’un cylindre de section circulaire, de diamètre constant, associé à une source de photons 20 telle qu’une LED 21 montée sur un support 22 de type circuit imprimé ou PCB (« Printed Circuit Board » en terminologie anglo-saxonne). Un tel ensemble lumineux 10, 20 est notamment utilisé dans les dispositifs de signalisation lumineuse dont la principale fonction est de signaler le positionnement du véhicule de jour.
Le guide 10 comporte un corps 11 plein transparent, généralement allongé suivant une direction principale X et dont une partie de sa surface extérieure forme, avec l’environnement du corps 11, un dioptre avec des facettes de réflexion 12 réparties le long de cette partie. Les facettes de réflexion 12 sont de profil prismatique de manière à dévier des photons parcourant le guide 10 par réflexion successive sur les facettes 12. Cette déviation permet aux photons de rencontrer les facettes 12 avec un angle d’incidence inférieur à l’angle limite de réflexion totale et ainsi de sortir du corps 11 du guide 10. Sur la , on a représenté les parcours des photons émis par la LED 21 par cinq rayons lumineux R1 à R5. Chaque rayon R1 à R5 étant représenté par une flèche en trait interrompu.
Le guide 10 comporte une portion principale 13, supportant les facettes 12 (prismes) dite zone allumée, ou zone à facettes, et une portion d’extrémité 14, dite zone de mélange des photons ou encore zone technique, attenante à la portion principale 13, en amont de la zone allumée 13. Les photons émis par la LED 21 sont injectés dans la portion d’extrémité 14 du guide par la face d’entrée 15 du guide 10 qui est en regard de la LED 21. Les photons (représentés par les rayons lumineux R1-R5) parcourant la portion d’extrémité 14, subissent des réflexions multiples et totales dans le matériau dans lequel est réalisé le guide 10.
Les rayons R1-R5 sortent ensuite du guide 10 par la portion principale 13 suivant une direction transversale Y à la direction principale X du guide 10, en rencontrant les facettes successives 12.
Pour obtenir un éclairage homogène sur toute la zone allumée du guide, ou zone à facettes 13, il est nécessaire d’avoir une portion d’extrémité 14 du guide 10 qui soit suffisamment étendue pour permettre aux photons qui sont injectés dans le guide 10 par la face d’entrée 15 du guide 10, d’être suffisamment diffusés (ou mélangés) par réflexion totale dans ladite zone technique 14 du guide 10, avant d’atteindre la zone allumée 13. Cependant une trop longue portion d’extrémité 14 peut entraîner une perte d’homogénéité des photons sortant du guide 10 nécessitant l’utilisation d’une deuxième LED, agencée en regard de l’autre extrémité du guide. A l’inverse, une portion d’extrémité 14 trop courte ne permet pas un mélange suffisant des photons, et risque de ne pas permettre une répartition homogène des photons atteignant les facettes 12.
Ainsi, dans un environnement technique exiguë dans lequel doit être intégré le guide, il est difficile de concilier une zone technique réduite avec un rendu homogène sur toute la zone allumée.
L'invention a donc notamment pour but de pallier ces inconvénients en proposant une solution simple et peu couteuse.
A cet effet, l’invention a pour premier objet un guide de lumière destiné à équiper un dispositif d’éclairage et/ou de signalisation pour véhicule automobile, comportant un corps transparent généralement allongé suivant une direction principale avec une surface extérieure formant avec l’environnement dudit corps un dioptre, des prismes de réflexion s’étendant le long d’une portion principale du guide, d’une première longueur déterminée, sur la surface extérieure du guide, aptes à faire sortir transversalement du guide des photons s’y propageant ; ledit guide comportant au moins une portion d’extrémité d’une deuxième longueur déterminée, attenante à la portion principale comportant une face d’entrée apte à être éclairée par une source de photons ; ladite portion d’extrémité étant en outre pourvue d’une pluralité de rainures aménagées sur la surface extérieure de la portion d’extrémité et s’étendant toutes parallèlement suivant la direction principale à partir de la face d’entrée du guide jusqu’au voisinage de la portion principale, pour être aptes à augmenter la diffusion des photons émis par la source et entrant dans le guide, à l’intérieur de la portion d’extrémité ; avant qu’ils atteignent la portion principale.
Selon une caractéristique, le guide a une forme générale cylindrique de section circulaire et de diamètre constant sur toute la longueur du guide, et dans lequel lesdites rainures sont régulièrement réparties sur la circonférence de la portion d’extrémité du guide.
Selon une autre caractéristique, les rainures définissent respectivement des surfaces de demi-cylindres concaves ; la surface concave des rainures étant apte à augmenter la diffusion des photons dans la portion d’extrémité du guide.
Selon une autre caractéristique, le nombre et le dimensionnement des rainures sont déterminés pour réduire la longueur de la portion d’extrémité d’au moins 50% par rapport à un guide dépourvu de rainures pour une même première longueur de la portion principale déterminée.
Selon une autre caractéristique, les parties de la surface extérieure comprises entre les rainures participent à la propagation des photons comme pour un guide dépourvu de rainures.
La présente invention a pour deuxième objet, un ensemble lumineux comportant un guide de lumière tel que décrit ci-dessus, et une source de photons centrée en regard de la face d’entrée de la portion d’extrémité du guide de lumière de manière à injecter les photons dans la portion d’extrémité du guide via la face d’entrée.
La présente invention a pour troisième et dernier objet, un dispositif d’éclairage et/ou de signalisation de véhicule automobile, comportant au moins un ensemble lumineux tel que décrit ci-dessus.
La présente invention permet de conserver une zone technique de longueur réduite tout en bénéficiant d’un rendu lumineux (éclairage) homogène sur toute la zone allumée sans avoir à rajouter une deuxième LED.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée ci-après, et du dessin annexé, sur lequel :
déjà décrite, illustre une vue en coupe d’un ensemble lumineux de l’état de l’art comportant un guide de lumière cylindrique associé à une source de photons ;
illustre une vue en perspective de la partie d’extrémité d’un guide de lumière selon l’invention ;
illustre une vue en coupe longitudinale du guide de lumière selon l’invention, suivant l’axe de coupe III-III de la , associé à une source de photons ; et
illustre une section transversale de la partie d’extrémité du guide de lumière selon l’invention mettant en évidence l’effet de diffusion rajouté par les rainures.
La illustre partiellement un guide de lumière 100 selon l’invention. Le guide 100 comporte un corps 110 plein transparent, généralement allongé suivant une direction principale X et dont une partie de sa surface extérieure SFE forme, avec l’environnement du corps 110, un dioptre avec des facettes de réflexion 120 réparties le long de cette partie. Les facettes de réflexion 120 sont de profil prismatique de manière à dévier des photons parcourant le guide 100 par réflexion successive sur les facettes 120. Le guide de lumière 100 comporte une portion principale 130, supportant les facettes 120 (prismes) dite zone allumée ou zone à facettes, et une portion d’extrémité 140, dite zone de mélange des photons ou encore zone technique, attenante à la portion principale 130, en amont de la zone allumée 130.
La portion d’extrémité 140 est pourvue d’une pluralité de rainures 160, prenant la forme de cannelures, aménagées sur la surface extérieure SFE de la portion d’extrémité 140 et s’étendant toutes parallèlement suivant la direction principale X du guide 100 à partir de la face d’entrée 150 du guide 100 jusqu’au voisinage de la portion principale 130 du guide 100. Les rainures 160 définissent respectivement des demi-cylindres concaves creusés mécaniquement dans la matériau constituant le corps 110 du guide 110, à partir de la surface extérieure SFE de la portion d’extrémité 140 du guide 100 ou bien obtenus pendant le procédé de moulage par injection du corps 111 du guide 110.
Le guide 100 a une forme générale cylindrique de section circulaire et de diamètre constant sur toute la longueur du guide 100. Les rainures 160 sont régulièrement réparties sur la circonférence de la portion d’extrémité 140 du guide 100. Elles s’étendent en suivant les génératrices du guide cylindrique 100. Leur nombre et leur dimensionnement sont adaptés afin d’optimiser le mélange des photons. Les parties de la surface extérieure SFE comprises entre les rainures 160 continuent à participer à la propagation des photons comme pour un guide dépourvu de rainures 160.
La illustre un ensemble lumineux 100, 200 comportant le guide de lumière 100 selon l’invention, considéré suivant une vue en coupe suivant l’axe de coupe III-III de la , associé à une source de photons 200 comportant une LED 210 montée sur un support 220, par exemple une carte de circuit imprimé ou PCB, acronyme anglosaxon pour « Printed Circuit Board », et centrée par rapport à la face d’entrée 150. Un tel ensemble lumineux 100, 200 est notamment utilisé dans les dispositifs de signalisation lumineuse dont la principale fonction est de signaler le positionnement du véhicule de jour.
Les photons émis par la LED 210 sont injectés dans la portion d’extrémité 140 du guide 100 par la face d’entrée 150 du guide 100 qui est en regard de la LED 210. Sur la , on a représenté, par des rayons lumineux R, des parcours de photons injectés par la LED 210 dans la portion d’extrémité 150 ; chaque rayon R étant représenté par une flèche en trait interrompu.
Suivant un premier parcours P1, les photons sont d’abord réfléchis à l’interface (dioptre) entre le guide 100 et l’environnement du guide, définie par surface extérieurs SFE du guide 100. Ils sont ensuite déviés vers l’extérieur du guide 100 (rayon R10) suivant une direction transversale Y à la direction principale X du guide 100, en rencontrant les facettes 120 de la portion principale 130 avec un angle d’incidence inférieur à l’angle limite de réflexion totale.
Suivant une deuxième parcours P2, les photons sont d’abord diffusés à l’intérieur de la portion d’extrémité 140 en rencontrant les surfaces concaves SCO formées par les rainures 160. Comme illustré également par une section transversale de la portion d’extrémité 140 du guide de lumière 100, sur la , de multiples rayons lumineux R2n sont ainsi créés dans de multiples directions à l’intérieur de la portion d’extrémité 140. Cette diffusion permet le mélange des photons avant d’atteindre la zone allumée 130 (rayons R21 et R22) et donc un rendu homogène de l’éclairage restitué par la partie allumée 130 du guide 100.
L’agencement de rainures 160 sur la surface extérieure SFE de la portion d’extrémité 140 du guide 100 permet de réduire la longueur de la portion d’extrémité 140 d’au moins 50% par rapport à une portion d’extrémité 14 d’un guide de lumière 10 dépourvu de rainures, pour une même longueur déterminée de la première portion de guide 130, 13.

Claims (7)

  1. Guide de lumière (100) destiné à équiper un dispositif d’éclairage et/ou de signalisation pour véhicule automobile, comportant un corps transparent (110) généralement allongé suivant une direction principale (X) avec une surface extérieure (SFE) formant avec l’environnement dudit corps (110) un dioptre, des prismes de réflexion (120) s’étendant le long d’une portion principale (130) du guide (100), d’une première longueur déterminée, sur la surface extérieure du guide (100), aptes à faire sortir transversalement (Y) du guide (100) des photons s’y propageant, ledit guide (100) comportant au moins une portion d’extrémité (140) d’une deuxième longueur déterminée, attenante à la portion principale (130) comportant une face d’entrée (150) apte à être éclairée par une source de photons (200) ; ladite portion d’extrémité (140) étant en outre pourvue d’une pluralité de rainures (160) aménagées sur la surface extérieure (SFE) de la portion d’extrémité (140) et s’étendant toutes parallèlement suivant la direction principale (X) à partir de la face d’entrée (150) du guide (100) jusqu’au voisinage de la portion principale (130), pour être aptes à augmenter la diffusion des photons émis par la source (200) et entrant dans le guide (100), à l’intérieur de la portion d’extrémité (140) avant qu’ils atteignent la portion principale (130).
  2. Guide de lumière (100) selon la revendication précédente, dans lequel le guide (100) a une forme générale cylindrique de section circulaire et de diamètre constant sur toute la longueur du guide (100), et dans lequel lesdites rainures (160) sont régulièrement réparties sur la circonférence de la portion d’extrémité (140) du guide (100).
  3. Guide de lumière (100) selon la revendication précédente, dans lequel les rainures (160) définissent respectivement des surfaces de demi-cylindres concaves ; la surface concave (SCO) des rainures (160) étant apte à augmenter la diffusion des photons dans la portion d’extrémité (140) du guide (100).
  4. Guide de lumière (100) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le nombre et le dimensionnement des rainures (160) sont déterminés pour réduire la longueur de la portion d’extrémité (140) d’au moins 50% par rapport à un guide (10) dépourvu de rainures (160) pour une même première longueur de la portion principale (130) déterminée.
  5. Guide de lumière (100) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel les parties de la surface extérieure (SFE) comprises entre les rainures (160) participent à la propagation des photons comme pour un guide (10) dépourvu de rainures (160).
  6. Ensemble lumineux (100, 200) comportant un guide de lumière (100) selon l’une des revendication précédentes et une source de photons (200) centrée en regard de la face d’entrée (150) de la portion d’extrémité (140) du guide de lumière (100) de manière à injecter les photons dans la portion d’extrémité (140) du guide (100) via la face d’entrée (150).
  7. Dispositif d’éclairage et/ou de signalisation de véhicule automobile, comportant au moins un ensemble lumineux (100, 200) selon la revendication précédente.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140078765A1 (en) * 2012-09-20 2014-03-20 Hella Kgaa Hueck & Co. Light guides for vehicles
EP3208525A1 (fr) * 2016-02-17 2017-08-23 ZKW Group GmbH Guide de lumière pour un phare de véhicule automobile

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