WO2017025439A1 - Dispositif d'eclairage et/ou de signalisation pour vehicule automobile - Google Patents

Dispositif d'eclairage et/ou de signalisation pour vehicule automobile Download PDF

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WO2017025439A1
WO2017025439A1 PCT/EP2016/068682 EP2016068682W WO2017025439A1 WO 2017025439 A1 WO2017025439 A1 WO 2017025439A1 EP 2016068682 W EP2016068682 W EP 2016068682W WO 2017025439 A1 WO2017025439 A1 WO 2017025439A1
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rods
light source
luminance
zones
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PCT/EP2016/068682
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Lothar Seif
Pierre Albou
Vanesa Sanchez
Gilles LE-CALVEZ
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Valeo Vision
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    • F21Y2105/12—Planar light sources comprising a two-dimensional array of point-like light-generating elements characterised by the geometrical disposition of the light-generating elements, e.g. arranging light-generating elements in differing patterns or densities

Definitions

  • the invention relates to the field of lighting and / or signaling, especially for motor vehicles.
  • a motor vehicle is equipped with headlamps, or headlights, intended to illuminate the road in front of the vehicle, at night or in the case of reduced luminosity.
  • These projectors can generally be used according to different modes of lighting among which we can distinguish a first mode “high beam” and a second mode “low beam”.
  • the "high beam” mode provides strong illumination of the road far ahead of the vehicle.
  • the “low beam” mode provides more limited road lighting, but still offers good visibility without dazzling other road users.
  • These two modes of lighting are complementary, and one passes from one to the other according to the traffic conditions.
  • Each lighting function can be provided by a module, and the different modules are arranged side by side in the projector, or for reasons of visual comfort for the driver, cost and aesthetics, manufacturers can propose projectors in which a module is able to perform alternately one or other of the functions, so that the corresponding light beam emerges from the same optical output face.
  • a module is able to perform alternately one or other of the functions, so that the corresponding light beam emerges from the same optical output face.
  • the beams to be projected in front of the vehicle must have specific precise contours.
  • the beam corresponding to the "dipped beam” mode must have a cut, so as not to dazzle drivers of vehicles on the road scene to be illuminated, with a step advantageously to better illuminate the outside of the road .
  • the projected beams corresponding to both the "low beam” and “high beam” modes have a gradually decreasing light intensity towards the outside of the beam, in order to concentrate the light energy on the center of the road.
  • the light sources are more and more frequently constituted by light-emitting diodes, in particular for advantages of space and autonomy with respect to sources. of classic light.
  • the use of light-emitting diodes in light modules has also enabled market players (car manufacturer and lighting designer) to bring a creative touch to the design of these devices, in particular through the use of a light source. increasing number of these light emitting diodes to achieve optical effects.
  • This complexification of the optical systems can in particular be done with an addition of optical element, and for example with the addition of a folder blocking rays emitted by the diode at the focus of the projection optics, or with the addition of an intermediate optical, so-called primary, between the source, and the so-called secondary optical projection projection output of the module.
  • This complexification can also be done with a modification of the projection optics at the output of the module, for example by machining one or more surfaces of this projection optics.
  • the invention aims to provide a lighting and / or signaling device that allows the use of a single projection optics while allowing to propose a beam meeting the requirements of the regulations.
  • the subject of the invention is a lighting device and / or signaling for a motor vehicle, comprising a semiconductor light source and optics adapted to image the light source outside the vehicle.
  • optics adapted to image the source is meant a projection optics which sends at infinity an image of the light source, and which may also take the form of a shaping optics which consists of means for change the direction of at least some of the light rays.
  • the device is configured such that the semiconductor light source comprises a plurality of submillimeter size electroluminescent rods, the density and / or the height of the rods being adapted so that the light source has at least at least a first zone and a second zone defined by a plurality of rods and having luminances distinct from one zone to another.
  • a technology is applied to the automotive field consisting in producing the light-emitting zone by a forest of electroluminescent rods of submillimetric dimensions that is grown on a substrate, to produce a three-dimensional topology.
  • this three-dimensional topology has the advantage of multiplying the light emission surface with respect to the electroluminescent diodes known hitherto in the automobile field, namely substantially planar diodes.
  • the setting up of a plurality of distinct zones with a luminance varying from one zone to another makes it possible, in collaboration with the optics as specified above, to produce a direct image, which consists of the projection to infinity of a faithful image of the light source.
  • the luminance is variable in that it is likely to vary from one point to another, it being understood that by luminance at a point, we speak of the average luminance on a small circular surface centered on this point and including a number significant rods, and for example at least five rods.
  • the present invention thus makes it possible to avoid the disadvantages presented above, by combining the use of a semiconductor source of three-dimensional topology, the arrangement of the electroluminescent rods that compose it makes it possible to obtain a particular contour and a variable luminance of the source from one zone to another, and a single projection optical element, unmodified, in order to generate all or part of several lighting and / or signaling beams.
  • the density and / or the height of the electroluminescent rods are adapted so that the luminance is progressively variable from one zone to the other;
  • the density and / or the height of the electroluminescent rods are adapted so that the luminance is variable continuously from one zone to another;
  • the light source comprises at least one group of electroluminescent rods forming an intermediate zone arranged between the first and second zones, the density and / or the height of the electroluminescent rods of said intermediate zone being adapted so that the luminance of the intermediate zone has a value between the luminance value of the first zone and the luminance value of the second zone;
  • At least two intermediate zones are provided between the first and second zones, the density and / or the height of the electroluminescent rods in each of these intermediate zones being adapted so that the luminance progressively changes from the first zone to the second zone;
  • each of the zones is configured to produce lighting of a given luminance, and distinct from the luminance of the neighboring zone (s);
  • the electroluminescent rods of each of the zones are controlled to be lit simultaneously;
  • the zones are selectively activatable from one another;
  • the electroluminescent rods are grouped into a sufficient number of areas to achieve a light distribution of a regulatory beam can be imaged directly outside the vehicle by said projection optics;
  • the electroluminescent rods are grouped into at least ten distinct luminance zones
  • each distinct luminance zone comprises at least five rods electroluminescent
  • the first zone is arranged substantially in the center of the light source and in that the second zone is peripheral to the central zone;
  • the luminance of the first central zone is larger than the luminance of the second peripheral zone
  • the optics adapted to image the light source outside the vehicle comprises at least one reflector and / or at least one lens; we thus create, with simple elements, a real image of the remote source (finite or infinite) very large in front of the dimensions of the device (of a ratio of the order of at least 30, preferably 100) of the device ; the use of simple optical elements is here made possible by the flexibility offered by the electroluminescent rods to obtain a desired shape of the emitting zone and to obtain a determined luminance of this zone.
  • the two zones of electroluminescent rods define an illuminating surface of the light source whose peripheral edge defines a contour of the light beam imaged on the outside of the vehicle by the light device.
  • Such a light device may in particular consist of a front projector of a motor vehicle.
  • the invention also relates to a semiconductor light source comprising a plurality of electroluminescent rods of sub-millimeter dimensions, wherein the density and / or the height of the rods are adapted so that the light source has at least a first zone and a second zone defined by a plurality of rods and having luminances distinct from one zone to another.
  • a semiconductor light source comprising a plurality of electroluminescent rods of sub-millimeter dimensions, wherein the density and / or the height of the rods are adapted so that the light source has at least a first zone and a second zone defined by a plurality of rods and having luminances distinct from one zone to another.
  • the luminances distinct from the two zones are obtained by a density of rod disposition different from one zone to another and / or by an average height of rods different from one zone to another; the density and / or the height of the rods within the same zone may in particular be variable to achieve a smoothed passage between the luminance of two neighboring zones; in particular the density and / or the height of the rods could evolve in the same zone progressively towards the other zone; the distance separating two immediately adjacent rods is at least equal to 2 micrometers, and at most equal to 100 micrometers.
  • the electroluminescent rods can extend from the same substrate, and they can in particular be formed directly on this substrate. It can be provided that the substrate is based on silicon or silicon carbide. It is understood that the substrate is based on silicon since it comprises mainly silicon, for example at least 50% and in practice about 99%.
  • each rod has a generally cylindrical shape, in particular of polygonal section; it can be expected that each rod is the same general shape, and in particular a hexagonal shape;
  • the rods are each delimited by an end face and by a circumferential wall which extends along a longitudinal axis of the rod defining its height, the light being emitted at least from the circumferential wall; this light could also be emitted by the terminal face;
  • Each rod may have an end face which is substantially perpendicular to the circumferential wall, and in different variants, it can be provided that this end face is substantially flat or curved or pointed at its center;
  • the rods are arranged in matrix, that this matrix is regular, with a constant spacing between two successive rods of a given alignment, or that the rods are arranged in staggered rows;
  • the height of a stick is between 1 and 10 micrometers; the largest dimension of the end face is less than 2 micrometers;
  • the distance separating two immediately adjacent rods is at least equal to 2 micrometers and at most equal to 100 micrometers; it is also noteworthy that this separation distance between two immediately adjacent rods can be the same between two rods of the same zone and between two rods of two adjacent zones. This ensures a contiguous realization of the zones of the light source, allowing the realization of a homogeneous light beam when the light source is turned on.
  • the distance separating two immediately adjacent rods is preferably between 2 micrometers and 10 micrometers.
  • the luminous flux and the luminance of a light source of the present invention are constrained by the regulations in force concerning lighting and / or signaling in the automotive field and by crosstalk between rods.
  • current motor vehicle electrical architectures limit the power supply of the light source.
  • the parameters of the light source of the invention as the height and diameter of the rods or in this case the spacing of the rods on the substrate of the light source can be varied. It has thus been found that the distance separating two immediately adjacent rods must advantageously be between 2 micrometers and 100 micrometers, preferably between 2 micrometers and 10 micrometers.
  • this range makes it easy to manufacture optics adapted to image the light source whose resolving power will distinguish two distinct groups of rods and will not distinguish two separate rods.
  • the semiconductor light source comprising a plurality of electroluminescent rods of submillimetric dimensions further comprises a layer of a polymer material in which the rods are at least partially embedded; this polymeric material may be based on silicone, it being understood that the polymer material is based on silicone since it comprises mainly silicone, for example at least 50% and in practice about 99%.
  • the layer of polymeric material may comprise a phosphor or a plurality of phosphors excited by the light generated by at least one of the plurality of rods.
  • phosphor or light converter, and for example a phosphorescent material, the presence of at least one luminescent material designed to absorb at least a portion of at least one excitation light emitted by a light source and to convert at least a portion of said excitation light absorbed into an emission light having a wavelength different from that of the excitation light.
  • This phosphor, or this plurality of phosphors may be at least partially embedded in the polymer, or disposed on the surface of the polymer, more or less away from the end face of the rods.
  • the different zones of the light source are selectively activatable so that they can be switched on separately and a separate ignition control system is provided for the light-emitting rods forming these light zones, it being understood that this is mainly understood by means of that the plurality of light rods forming a first zone can be switched on or off distinctively from the plurality of rods forming another zone, simultaneously or not.
  • FIG. 1 is a sectional view of a light device according to the invention, in which there is illustrated a semiconductor light source comprising electroluminescent rods, said rods not being represented to scale in order to render them visible, said source being oriented so that the rays emitted by the rods are directly directed to a ray shaping optics; Fig.
  • FIG. 2 is a schematic perspective view of a semiconductor light source according to an embodiment of the invention, said light source having two separate areas of light emitting rods;
  • Figure 3 is a schematic perspective view of a semiconductor light source, in which rows of electroluminescent rods have been made visible in section;
  • Figure 4 is a sectional view of a particular embodiment of the invention, wherein two electroluminescent rods project from a substrate, said electroluminescent rods being encapsulated in a protective layer;
  • FIG. 5 is a graph representative of the luminance and contrast of the light emitted by a semiconductor source of the light emitting device for producing a road-type lighting
  • Figure 6 is a top view of a portion of the electroluminescent rods of a light source, serving as a basis for defining the luminance at a point
  • FIG. 7 is a schematic representation of one embodiment of the semiconductor light source according to the invention, the electroluminescent rods being divided into three distinct zones
  • Figures 8 and 9 are top views of a plurality of rods, divided into at least two selectively activatable zones, according to two distinct embodiments.
  • a lighting and / or signaling device of a motor vehicle comprises a light source 1, in particular housed in a housing closed by an ice and which defines an internal volume of reception of this light source associated with a projection optics 2 adapted to infinitely image at least a portion of the light rays emitted by the light source.
  • the light source 1 is centered on the optical axis 40 of the converging lens forming the projection optics adapted to image the light source on the outside of the vehicle.
  • the light source 1 is oriented so that the rays it emits are directly directed towards the lens.
  • the light source does not emit mainly in the direction of the optical axis of the lens, but substantially perpendicular to it, and that the rays are deflected by an optical means of paraboloidal reflector type.
  • the light source 1 comprises, according to the invention, a plurality of electroluminescent rods 8, of submillimetric dimensions, arranged in a plurality of zones, among which at least a first zone 4 and a second zone 6 (as visible in FIG. 2). .
  • the density and / or the height of the rods are adapted so that the light source has at least a first zone and a second zone defined by a plurality of rods and having luminances that are distinct from one zone to another.
  • the structure of a semiconductor light source 1 having submillimetric size electroluminescent rods will firstly be described, in particular with reference to FIGS. 3 and 4.
  • the light source 1 comprises a plurality of electroluminescent rods 8 which originate on at least one substrate 10.
  • Each electroluminescent rod here formed using gallium nitride (GaN), extends perpendicularly, or substantially perpendicularly, projecting from substrate, here made based on silicon or silicon carbide other materials that can be used without departing from the context of the invention.
  • the electroluminescent rods could be made from a compound based on aluminum nitride and gallium nitride (AlN / GaN), or from an aluminum-based compound, from indium and gallium.
  • the substrate 10 has a lower face 12, on which is reported a first electrode 14, and an upper face 16, projecting from which extend the electroluminescent rods 8 and on which is reported a second electrode 18.
  • Different layers of materials are superimposed on the upper face 16, in particular after the growth of electroluminescent rods from the substrate here obtained by an ascending approach.
  • This layer is etched so as to connect a particular rod between them, the ignition of these electroluminescent rods can then be controlled simultaneously by a control module not shown here. It can be provided that at least two electroluminescent rods or at least two groups of electroluminescent rods are arranged to be lit separately by means of an ignition control system.
  • the electroluminescent rods extend from the substrate and, as can be seen in FIG. 3, they each comprise a gallium nitride core 19 around which are disposed quantum wells 20 formed by a radial superposition of layers of different materials.
  • gallium nitride and gallium-indium nitride and a shell 21 surrounding the quantum wells also made of gallium nitride.
  • Each electroluminescent rod extends along a longitudinal axis 22 defining its height, the base 23 of each rod being disposed in a plane 24 of the upper face 16 of the substrate 10.
  • the electroluminescent rods 8 of the same light source advantageously have the same form. They are each delimited by an end face 26 and a circumferential wall 28 which extends along the longitudinal axis.
  • each electroluminescent rod acts as a single light-emitting diode and the light output of this source is improved on the one hand by the density of the electroluminescent rods 8 present and on the other by the size of the surface. illuminant defined by the circumferential wall and which therefore extends around the entire periphery, and the entire height of the stick.
  • This circumferential wall 28 extends along the longitudinal axis 22 from the substrate 10 to the end face 26, the distance from the end face 26 to the upper face 16 of the substrate, from which the electroluminescent rods 8 originate. , defining the height of each stick. For example, provides that the height of an electroluminescent rod 8 is between 1 and 10 micrometers, while it is expected that the largest transverse dimension of the end face, perpendicular to the longitudinal axis 22 of the rod concerned, is less than 2 micrometers. It will also be possible to define the surface of a rod, in a sectional plane perpendicular to this longitudinal axis 22, in a range of determined values, and in particular between 1.96 and 4 microns square.
  • electroluminescent rods 8 the height can be varied from one zone of the light source to the other, so as to increase the luminance of the corresponding zone when the average height of the rods constituting it is increased.
  • a group of electroluminescent rods may have a height, or heights, different from another group of electroluminescent rods, these two groups constituting the same semiconductor light source comprising electroluminescent rods of submillimeter dimensions.
  • the shape of the electroluminescent rods 8 may also vary from one device to another, in particular on the section of the rods and on the shape of the end face 26. Circular section electroluminescent rods have been illustrated in FIG. FIG. 3 shows electroluminescent rods 8 having a shape of polygonal section, and more particularly hexagonal section. It is understood that it is important that light can be emitted through the circumferential wall, that it has a polygonal or circular shape.
  • the end face 26 may have a substantially planar shape and perpendicular to the circumferential wall, so that it extends substantially parallel to the upper face 16 of the substrate 10, as shown in FIG. 3, or although it may have a domed or pointed form at its center, so as to multiply the directions of emission of light exiting this end face, as shown in Figure 4.
  • the electroluminescent rods 8 are arranged in two-dimensional matrix. This arrangement could be such that the rods are arranged in staggered rows.
  • the invention covers other distributions of electroluminescent rods, in particular with rod densities which can be variable from one zone of the light source to another, and which can be variable within the zones of the same light source.
  • FIG. 2 shows the separation distance d1 of two immediately adjacent electroluminescent rods in a first transverse direction and the separation distance d2 of two immediately adjacent electroluminescent rods in a second transverse direction. The separation distances d1 and d2 are measured between two longitudinal axes 20 of adjacent rods.
  • the number of electroluminescent rods 8 projecting from the substrate 10 may vary from one zone to another, and therefore the separation distance between each rod may vary, in particular to locally increase the light intensity of the light source. but it is agreed that one or other of the separation distances d1, d2 must be at least equal to 2 micrometers, so that the light emitted by the circumferential wall 28 of each rod 8 can leave the matrix of electroluminescent rods . Furthermore, it is expected that these separation distances are not greater than 100 micrometers.
  • one group of electroluminescent rods may have a density different from another group of electroluminescent rods, these two groups constituting the same semiconductor light source comprising electroluminescent rods of submillimeter dimensions.
  • the semiconductor light source 1 may further comprise, as illustrated in FIG. 4, a layer 30 of a polymeric material in which the electroluminescent rods 8 are at least partially embedded.
  • the layer 30 may thus extend over the whole extent of the substrate or only around a given group of electroluminescent rods 8.
  • the polymer material which may in particular be based on silicone, creates a protective layer which makes it possible to protect the electroluminescent rods 8 without hindering the scattering of light rays.
  • wavelength converting means and for example phosphors, able to absorb at least a portion of the rays emitted by one of the rods and to convert at least a portion of said light of excitation absorbed into an emission light having a wavelength different from that of the excitation light.
  • the light source may further comprise a coating 32 of light reflective material which is disposed between the electroluminescent rods 8 to deflect the rays, initially oriented towards the substrate, towards the end face 26 of the electroluminescent rods 8.
  • the upper face 16 of the substrate 10 may comprise a reflecting means which reflects the light rays, initially oriented towards the upper face 16, towards the exit face of the light source. This recovers rays that otherwise would be lost.
  • This coating 32 is disposed between the electroluminescent rods 8 on the transparent conductive oxide layer 29.
  • the light source 1 has electroluminescent rods arranged and configured to form luminance zones that are distinct from one zone to another.
  • the light source generally has a rectangular shape, but it will be understood that it can present without departing from the context of the invention other general forms, including a parallelogram shape.
  • the electroluminescent rods may extend projecting from the substrate in a predetermined configuration, or may be connected or not to define a non-necessarily rectangular lighting surface.
  • the light source 1 has an emitter portion 33 divided into two contiguous zones, among which a first zone 34 and a second zone 36, these two zones being arranged in series along the optical axis 40 defined by the light source and the shaping optics.
  • the first zone 34 is disposed further than the second zone 36 with respect to the optical axis 40 and the main direction of emission of the rays, that is to say that it is located on the optical axis, compared to the second zone, closer to the exit of the light device.
  • the separation 37 between the two zones 34, 36 follows here in the form of a right portion.
  • this separation 37 can be obtained by the physical realization of a wall projecting from the substrate, but it can only be achieved by the determined wiring of a particular rod 8 between them.
  • these zones 34, 36 are arranged a plurality of electroluminescent rods of submillimetric dimensions, the rods associated respectively with each of these two zones being electrically connected so that the zones can be activated selectively, on either side of the separation.
  • FIG. 2 shows the separation distance d3, in the first transverse direction, between a rod of the first zone 34 and a rod directly adjacent and of the second zone 36.
  • this separation distance d3 measured between two longitudinal axes of electroluminescent rods, must be at least equal to 2 micrometers, so that the light emitted by the circumferential wall 28 of each stick 8 can exit the matrix of electroluminescent rods, and it seeks to have a separation distance d3 between two rods from two different sources that is substantially equal the separation distance dl or d2 of two rods of a same area of the light source.
  • the two zones of the semiconductor light source have distinct luminances, especially in the context of an application to a "bi-function" device, that is to say capable of performing two separate lighting functions.
  • a "bi-function" device that is to say capable of performing two separate lighting functions.
  • the device can perform a first code-type lighting function and a second road-type lighting function.
  • the two zones of the emitting surface respectively associated with one or the other of the lighting functions, it being understood that in this application, it is desired that the activation of the first zone of rods 34 allow the realization of the first lighting function, that is to say the emission of a code beam, which therefore requires a moderate luminance but a strong flux, while the activation of the second zone of rods 36 allows the realization of the second lighting function, ie the emission of a road beam, which therefore requires a high luminance, but with a moderate flow.
  • the second lighting function is performed solely by activating the second zone 36, while the first zone of rods 34 is extinguished, or that this second function lighting is achieved by simultaneous activation of the first and second zones of rods, the activation of the rods of the second zone generating a beam complementary to the beam formed by the activation of the rods of the first zone to achieve by combining the road-type beam.
  • FIG. 5 shows, in dotted lines, the distribution curve 50 of luminance L to be observed on the source, as a function of the position relative to the center of the source, for obtaining a beam Road type respecting the regulations. It can be seen that the light intensity must be strong in the center of the source and gradually decrease towards the outside of the source. As illustrated, an approximation of this luminance distribution curve is made by different steps 52 which determine for a given area of the source a constant luminance value.
  • An area of the light source as just presented, that is to say comprising a plurality of rods and as it has a luminance distinct from another zone of rods, is assigned a target luminance value corresponding to one of the steps.
  • the area contained under the crenellated curve represents the installed power of the entire source, and it is understood that this installed power is optimized to meet the needs as accurately as possible to obtain the regulatory luminance.
  • each zone is thus assigned a given luminance.
  • the luminance of a rod zone corresponds to the average luminance of each of the rods forming this zone.
  • the luminance at a point can be defined as the average luminance of a group of rods immediately adjacent to that rod.
  • FIG. 6 illustrates a case where the luminance L1 of a point centered on the rod b1 is determined by the average luminance inside the circle C1 centered on the rod B1 and comprising in this example five rods. It is understood that the luminance Ln of a point centered on the rod Bn is determined by the average luminance inside the circle Cn centered on the rod Bn. This eliminates the luminance variations of the rods with respect to the desired theoretical luminances, and it is thus possible to determine more reliably whether the luminance of one rod to the other is different.
  • the density of electroluminescent rods with submillimetric dimensions 8 in each of the zones is advantageously different. It will be possible to provide a different, or substantially different, distribution of rods in each of the zones, or else an identical, or substantially identical, distribution of rods in each of the zones, the rods being able in this case to be electrically connected as a whole or not. according to an area of the light source or the other.
  • a higher density of electroluminescent rods is provided for the first zone 34, which is lit only when a road lighting function is necessary.
  • the height of the rods 8 from one zone to another is also advantageously different.
  • the light-emitting surface is thus modified by increasing the height of the circumferential wall 28 and the luminance of the first zone 34 is increased with respect to the second light zone 4 by increasing the height of at least one of the electroluminescent rods. submillimeter dimensions in this first zone 34. It will be understood that one of these options may be chosen to provide an area of the light source at a higher luminance than the luminance of the other zone of the light source. the light source 4, or that we can all use them, it being understood that other means for playing on the luminance could be used.
  • the substrate is common to all the rods composing the different zones of the semiconductor light source.
  • the number of electrical connection wires is thus optimized, and the zones of the light source are brought closer to one another, the joined nature of this arrangement being particularly advantageous for obtaining a homogeneous flow when both zones of the semiconductor light source are activated simultaneously.
  • a light device comprising, on the one hand, a semiconductor light source comprising electroluminescent rods and, on the other hand, a projection optic capable of imaging at infinity at least a portion, will now be described. light rays emitted by the different rod zones of the light source, in order to generate at least two lighting and / or signaling functions.
  • the emitter zones are not the same size and they do not have the same number of electroluminescent rods of submillimetric dimensions.
  • the first zone 34 is larger than the second zone 36, at least in the direction of the optical axis 40 defined. previously, in a ratio ranging substantially from single to double.
  • Both zones have a substantially rectangular shape, with a large side and a small side, and the areas are joined at one of their small side, which extends substantially perpendicular to the optical axis, in a disposition of the so-called axial source , along the optical axis.
  • the first zone that is to say the largest zone of the two zones of the light source, has a large side having a first dimension substantially equal to 4 millimeters and a small side having a second dimension substantially equal to 1 millimeter.
  • the zones are joined at one of their long side, in a so-called transverse arrangement of the light source.
  • the different areas of the light source are selectively activatable from each other.
  • one of these zones when activated, to emit rays which form, after projection by the associated optics, a complementary beam of a projected beam when it is another zone of the transmitting part which is activated.
  • complementary beam means a beam which, with another beam, forms a coherent beam when the zones are controlled so as to simultaneously produce the emission of the light beam of their own.
  • FIG. 7 illustrates a particular embodiment of the invention according to which the semiconductor source comprises three zones ZR1, ZR2, ZR3 with variable luminance and the specific contours of which make it possible, by means of direct imaging, to a part of a beam, for example of the Route type.
  • the three zones are concentric and arranged so that a first central zone ZR1 is successively surrounded by an intermediate zone ZR2 and an outer zone ZR3.
  • the three zones are controlled simultaneously on and off, so that the addition of these three zones forms a global emitting zone ZR with variable luminance, the luminance varying from one zone to another such as previously stated, by densities and / or heights of sticks different from one area to another.
  • the number of zones forming, in the specific case, the sub-zones of a global emitting zone that can be switched on or off can be chosen according to the step-by-step cutting of the luminance distribution curve. to respect.
  • the number of sub-areas is three.
  • an embodiment has been chosen in which the luminance is different from one sub-zone to another by different rod densities from one sub-zone to another.
  • the rod density in the ZR1 subzone is larger than the rod density in the other subareas of the source
  • the rod density in the ZR2 intermediate subzone is larger than the density of rods. rods in the outer subzone ZR3.
  • the luminance of each sub-area is different from the luminance of the immediately adjacent sub-area (s).
  • the luminance of the zone, or sub-zone, intermediate ZR2 has a value between the luminance value of the first zone, or central sub-zone, ZR1, and the luminance value of the second zone, or sub-zone outdoor area, ZR3. It can advantageously be provided that the density of the rods (or the height in the case where the luminance variation is obtained by different rod heights) within a sub-zone is not constant, and that the rods are arranged so that the luminance is variable gradually, see continuously from one sub-area to another.
  • FIGS. 8 and 9 A second and a third particular embodiment of the invention are illustrated in FIGS. 8 and 9.
  • a first zone ZC ', ZC "of rods of the source corresponds to a Code zone, that is to say capable of transmitting a code-type beam
  • a second zone ZR ', ZR "of rods of the source corresponds to a Route zone, that is, that is, capable of emitting a road-type beam.
  • Zone Code the first zone ZC ', ZC ", called Zone Code
  • Zone Code the first zone ZC ', ZC "
  • Route zone the two zones, the so-called Code zone and the so-called Route zone, to form a road-type light, or a full-beam light, in other words a single zone of rods generates rays of light.
  • a rod zone is strictly associated with a first lighting function and the other rod zone is strictly associated with a second lighting function.
  • the semiconductor light source 1 comprises two transmitting zones ZR 'and ZC that are contiguous, selectively activatable, and of different luminance.
  • the shape of the second zone ZR ' is more centered so as to respect the shape to be given to the beam Route.
  • a Route beam is thus formed and when the first zone ZC is activated alone, a Code beam is formed.
  • the density on sticks is substantially the same from one zone to another, and that the overall luminance different from one zone to another is here obtained by heights of the rods defining the first zone ZC different from heights of the rods defining the second zone ZR '. It should be noted that the density of rods is not regular within each zone.
  • rods of the first zone ZC are closer to each other forming a sub-zone ZC1 'denser and therefore brighter than the rest of the first zone ZC, and similarly , rods of the second zone ZC are closer together forming a sub-zone ZC1 'denser and therefore brighter than the rest of the second zone ZC.
  • these areas of high density of rods have been preserved, making them selectively activatable from the first zone ZC "and the second zone ZR". It is thus possible to perform an additional lighting function, in which the two intermediate zones ZM1 and ZM2 can be temporarily supercharged, while they can be undernourished when the first zone ZC "and the second zone ZR" are lit, in particular for have a constant light intensity, the undernourishment being necessary because of the greater density of rods that make up these intermediate zones.
  • the cutoff In order for the Code beam to be legal, the cutoff must have sufficient contrast.
  • this darkened zone is reduced to the maximum, that is to say that the zones 34,36 are as close as possible and that the wall can have a height less than 0.1 millimeter, and preferably less than 0.05 millimeter.
  • the present invention is particularly applicable to a front projector of a motor vehicle.
  • the foregoing description clearly explains how the invention makes it possible to achieve the objectives which it has set itself and in particular to propose a light device which makes it possible to produce at least a low cost, and without loss of photometric quality, at least two lighting. -f unction, that is to say a different lighting with a single optical shaping. It will be understood that it has been more particularly described an application to a bi-function device making it possible to produce code-type lighting and road-type lighting, but that the device could easily be applied to perform different functions that may include a daylight function.
  • electroluminescent rods and a single projection optical element, that is to say for example a converging lens and / or a parabolic mirror. whose surfaces are not complicated to adapt and deform the source image.
  • electroluminescent rods and their arrangement in distinct luminance zones offers flexibility on the shape of the emitting zone, not necessarily rectangular, and on the local luminance of the emitter. It is appropriate to play for one on the electrical connection and / or the presence of rods, and for the other to provide specific heights and / or distribution density rods from one area to another.
  • electroluminescent rods comprising zones of distinct identifiable rods, in particular to easily play on variations in luminance from one zone to another.
  • the invention can not be limited to the embodiment specifically described in this document, and extends in particular to all equivalent means and any technically operating combination of these means.

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Abstract

Un dispositif lumineux pour véhicule automobile comporte une source de lumière (1) à semi-conducteur et une optique de projection adaptée pour imager la source de lumière à l'extérieur du véhicule. La source de lumière comprend une pluralité de bâtonnets électroluminescents (8) de dimensions submillimétriques, dans lequel la densité et/ou la hauteur des bâtonnets sont adaptées pour que la source de lumière ait au moins une première zone (ZR') et une deuxième zone (ZC') définies par une pluralité de bâtonnets et présentant des luminances différentes d'une zone à l'autre.

Description

DISPOSITIF D'ECLAIRAGE ET/OU DE SIGNALISATION POUR
VEHICULE AUTOMOBILE
L'invention a trait au domaine de l'éclairage et/ou de la signalisation, notamment pour véhicules automobiles.
Un véhicule automobile est équipé de projecteurs, ou phares, destinés à illuminer la route devant le véhicule, la nuit ou en cas de luminosité réduite. Ces projecteurs peuvent généralement être utilisés selon différents modes d'éclairage parmi lesquels on peut distinguer un premier mode « feux de route » et un deuxième mode « feux de croisement ». Le mode « feux de route » permet d'éclairer fortement la route loin devant le véhicule. Le mode « feux de croisement » procure un éclairage plus limité de la route, mais offrant néanmoins une bonne visibilité, sans éblouir les autres usagers de la route. Ces deux modes d'éclairage sont complémentaires, et l'on passe de l'un à l'autre en fonction des conditions de circulation. Chaque fonction d'éclairage peut être assurée par un module, et les différents modules sont disposés côte à côte dans le projecteur, ou bien, pour des questions de confort visuel pour le conducteur, de coût de revient et d'esthétique, les constructeurs peuvent proposer des projecteurs dans lesquels un module est apte à réaliser alternativement l'une ou l'autre des fonctions, afin que le faisceau lumineux correspondant sorte par la même face de sortie optique. On comprend que cette problématique s'applique quelle que soit la combinaison de fonctions d'éclairage que l'on souhaite mettre en place. Dans tous les cas, il est notable que les faisceaux à projeter devant le véhicule doivent présenter des contours spécifiques précis. Par exemple, le faisceau correspondant au mode « feu de croisement » doit présenter une coupure, afin de ne pas éblouir les conducteurs de véhicules présents sur la scène de route à éclairer, avec avantageusement une marche permettant de mieux éclairer l'extérieur de la route. A titre d'exemple complémentaire, il est intéressant que les faisceaux projetés correspondant aussi bien au mode « feu de croisement » que « feu de route » présentent une intensité lumineuse décroissant progressivement vers l'extérieur du faisceau, afin de concentrer l'énergie lumineuse sur le centre de la route. Par ailleurs, dans les dispositifs lumineux de véhicules automobiles, les sources de lumière sont de plus en plus fréquemment constituées par des diodes électroluminescentes, notamment pour des avantages d'encombrement et d'autonomie par rapport à des sources de lumière classiques. L'utilisation de diodes électroluminescentes dans les modules lumineux a permis en outre aux acteurs du marché (fabricant d'automobiles et concepteur de dispositifs lumineux) d'apporter une touche créative à la conception de ces dispositifs, notamment par l'utilisation d'un nombre toujours plus grand de ces diodes électroluminescentes pour réaliser des effets optiques. Un des inconvénients à l'utilisation de ces diodes est qu'elles représentent des émetteurs de type lambertien, c'est-à-dire avec une intensité lumineuse constante indépendante de la direction d'émission, et qu'elles présentent une forme figée, habituellement rectangulaire, qui définit la surface d'éclairage qu'elles produisent. Le contour du faisceau projeté est ainsi rectangulaire, dans le cas d'une imagerie directe, c'est-à-dire l'utilisation d'optique de projection qui ne déforme par l'objet source en vue de la projection à l'infini. Il est dès lors impossible de prévoir avec une unique source la réalisation d'une image projetée correspondant à un faisceau de type code avec une coupure horizontale coudée, telle qu'elle peut être souhaitée pour un meilleur éclairage des bas-côtés de la scène de route.
Et l'intensité lumineuse constante ne permet pas d'obtenir une image à projeter dont l'intensité est décroissante progressivement, tel que cela peut être recherché pour éviter des bords trop marqués du faisceau projetés. De plus, on propose avec ce type de source un maximum d'intensité relativement peu marqué par rapport au reste du faisceau et placé au centre du faisceau.
On prévoit alors d'associer ces diodes électroluminescentes avec des systèmes optiques rendus complexes pour modifier le faisceau en sortie. Cette complexification des systèmes optiques peut notamment se faire avec un ajout d'élément optique, et par exemple avec l'ajout d'une plieuse bloquant des rayons émis par la diode au foyer de l'optique de projection, ou avec l'ajout d'une optique intermédiaire, dite primaire, entre la source, et l'optique, dite secondaire, de projection en sortie du module. Cette complexification peut également se faire avec une modification de l'optique de projection en sortie du module, par exemple par usinage d'une ou plusieurs surfaces de cette optique de projection.
L'invention vise à proposer un dispositif d'éclairage et/ou de signalisation qui permette l'utilisation d'une optique de projection simple tout en permettant de proposer un faisceau répondant aux exigences de la réglementation.
Dans ce contexte, l'invention a pour objet un dispositif d'éclairage et/ou de signalisation pour véhicule automobile, comprenant une source de lumière à semiconducteur et une optique adaptée pour imager la source de lumière à l'extérieur du véhicule.
Par optique adaptée pour imager la source, on entend une optique de projection qui envoie à l'infini une image de la source de lumière, et qui peut prendre également la forme d'une optique de mise en forme qui consiste en des moyens permettant de changer la direction d'au moins une partie des rayons lumineux.
Selon l'invention, le dispositif est configuré de telle sorte que la source de lumière à semi-conducteur comprend une pluralité de bâtonnets électroluminescents de dimensions submillimétriques, la densité et/ou la hauteur des bâtonnets étant adaptées pour que la source de lumière ait au moins une première zone et une deuxième zone définies par une pluralité de bâtonnets et présentant des luminances distinctes d'une zone à l'autre.
Selon l'invention, on applique au domaine automobile une technologie consistant à réaliser la zone émettrice de lumière par une forêt de bâtonnets électroluminescents de dimensions submillimétriques que l'on fait croître sur un substrat, pour réaliser une topologie en trois dimensions. On comprend que cette topologie en trois dimensions présente l'avantage de multiplier la surface d'émission lumineuse par rapport aux diodes électroluminescentes connues jusque-là dans le domaine de l'automobile, à savoir des diodes sensiblement planes. Par ailleurs, la mise en place d'une pluralité de zones distinctes à la luminance variant d'une zone à l'autre permet en collaboration avec l'optique telle que précisée précédemment la réalisation d'une imagerie directe, qui consiste en la projection à l'infini d'une image fidèle de la source de lumière. On comprendra par imagerie directe que l'on projette à l'infini une image non déformée de la source, et que l'on pourrait, sans sortir du contexte de l'invention, imager la source à l'extérieur du véhicule directement ou indirectement par réflexion non déformante, et ce aussi bien sur la scène de route devant le véhicule, ou en hauteur pour les panneaux de signalisation par exemple.
La luminance est variable en ce qu'elle est susceptible de varier d'un point à l'autre, étant entendu que par luminance en un point, on parle de la luminance moyenne sur une petite surface circulaire centrée sur ce point et incluant un nombre significatif de bâtonnets, et par exemple au moins cinq bâtonnets. La présente invention permet ainsi d'éviter les inconvénients présentés précédemment, en combinant l'utilisation d'une source à semi-conducteur de topologie tridimensionnelle, dont l'agencement des bâtonnets électroluminescents qui la composent permet l'obtention d'un contour particulier et d'une luminance variable de la source d'une zone à l'autre, et d'un simple élément optique de projection, non modifié, afin de générer tout ou partie de plusieurs faisceaux d'éclairage et/ou de signalisation.
Selon différentes caractéristiques de l'invention, on pourra prévoir que :
- la densité et/ou la hauteur des bâtonnets électroluminescents sont adaptées pour que la luminance soit variable progressivement d'une zone à l'autre ;
- la densité et/ou la hauteur des bâtonnets électroluminescents sont adaptées pour que la luminance soit variable continûment d'une zone à l'autre ;
- la source de lumière comprend au moins un groupe de bâtonnets électroluminescents formant une zone intermédiaire agencée entre les première et deuxième zones, la densité et/ou la hauteur des bâtonnets électroluminescents de ladite zone intermédiaire étant adaptées pour que la luminance de la zone intermédiaire ait une valeur comprise entre la valeur de luminance de la première zone et la valeur de luminance de la deuxième zone ;
- au moins deux zones intermédiaires sont prévues entre les première et deuxième zones, la densité et/ou la hauteur des bâtonnets électroluminescents dans chacune de ces zones intermédiaires étant adaptées pour que la luminance évolue progressivement de la première zone à la deuxième zone ;
- chacune des zones est configurée pour la réalisation d'un éclairage d'une luminance déterminée, et distincte de la luminance de la ou les zone(s) voisin(e)s ;
- les bâtonnets électroluminescents de chacune des zones sont commandés pour être allumés simultanément ;
- les zones sont activables sélectivement les unes des autres ;
- les bâtonnets électroluminescents sont regroupés en un nombre de zones suffisants pour réaliser une distribution lumineuse d'un faisceau réglementaire pouvant être imagée directement à l'extérieur du véhicule par ladite optique de projection ;
- les bâtonnets électroluminescents sont regroupés en au moins dix zones de luminances distinctes ;
- chaque zone de luminance distincte comporte au moins cinq bâtonnets électroluminescents ;
- la première zone est aménagée sensiblement au centre de la source de lumière et en ce que la deuxième zone est périphérique de la zone centrale ;
- la luminance de la première zone centrale est plus importante que la luminance de la deuxième zone périphérique ;
- l'optique adaptée pour imager la source de lumière à l'extérieur du véhicule comprend au moins un réflecteur et/ou au moins une lentille ; on crée ainsi, avec de éléments simples, une image réelle de la source à distance (finie ou infinie) très grande devant les dimensions du dispositif (d'un rapport de l'ordre d'au moins 30, de préférence 100) du dispositif ; l'utilisation d'éléments optiques simples est ici rendu possible par la flexibilité offerte par les bâtonnets électroluminescents pour l'obtention d'une forme souhaitée de la zone émettrice et pour l'obtention d'une luminance déterminée de cette zone.
- les deux zones de bâtonnets électroluminescents définissent une surface éclairante de la source de lumière dont le bord périphérique définit un contour du faisceau lumineux imagé à l'extérieur du véhicule par le dispositif lumineux.
Un tel dispositif lumineux pourra notamment consister en un projecteur avant de véhicule automobile.
L'invention concerne également une source de lumière à semi-conducteur comprenant une pluralité de bâtonnets électroluminescents de dimensions submillimétriques, dans laquelle la densité et/ou la hauteur des bâtonnets sont adaptées pour que la source de lumière ait au moins une première zone et une deuxième zone définies par une pluralité de bâtonnets et présentant des luminances distinctes d'une zone à l'autre. Selon différentes caractéristiques de cette source de lumière, qui par extension peuvent être combinées avec la présence d'une optique dans un dispositif lumineux tel que présenté précédemment, on pourra prévoir que :
- les luminances distinctes des deux zones sont obtenues par une densité de disposition des bâtonnets différente d'une zone à l'autre, et/ou par une hauteur moyenne des bâtonnets différente d'une zone à l'autre ; - la densité et/ou la hauteur des bâtonnets au sein d'une même zone peut notamment être variable pour réaliser un passage lissé entre la luminance de deux zones voisines ; notamment la densité et/ou la hauteur des bâtonnets pourrait évoluer dans une même zone progressivement en direction de l'autre zone ; - la distance qui sépare deux bâtonnets immédiatement adjacents est au minimum égale à 2 micromètres, et au maximum égale à 100 micromètres.
Les bâtonnets électroluminescents peuvent s'étendre à partir d'un même substrat, et ils peuvent notamment être formés directement sur ce substrat. On peut prévoir que le substrat soit à base de Silicium ou de carbure de silicium. On comprend que le substrat est à base de silicium dès lors qu'il comporte majoritairement du silicium, par exemple au moins 50% et dans la pratique environ 99%.
Selon des caractéristiques propres à la constitution des bâtonnets électroluminescents et à la disposition de ces bâtonnets électroluminescents sur le substrat, on pourra prévoir que, chaque caractéristique pouvant être prise seule ou en combinaison avec les autres :
- chaque bâtonnet présente une forme générale cylindrique, notamment de section polygonale ; on pourra prévoir que chaque bâtonnet est la même forme générale, et notamment une forme hexagonale ;
- les bâtonnets sont chacun délimités par une face terminale et par une paroi circonférentielle qui s'étend le long d'un axe longitudinal du bâtonnet définissant sa hauteur, la lumière étant émise au moins à partir de la paroi circonférentielle ; cette lumière pourrait également être émise par la face terminale ;
- chaque bâtonnet peut présenter une face terminale qui est sensiblement perpendiculaire à la paroi circonférentielle, et dans différentes variantes, on peut prévoir que cette face terminale est sensiblement plane ou bombée, ou pointue, en son centre ;
- les bâtonnets sont agencés en matrice, que cette matrice soit régulière, avec un espacement constant entre deux bâtonnets successifs d'un alignement donné, ou que les bâtonnets soient disposés en quinconce ;
- la hauteur d'un bâtonnet est comprise entre 1 et 10 micromètres ; - la plus grande dimension de la face terminale est inférieure à 2 micromètres ;
- la distance qui sépare deux bâtonnets immédiatement adjacents est au minimum égale à 2 micromètres et au maximum égale à 100 micromètres ; il est par ailleurs notable que cette distance de séparation entre deux bâtonnets immédiatement adjacents peut être la même entre deux bâtonnets d'une même zone et entre deux bâtonnets de deux zones adjacentes. On assure ainsi une réalisation jointive des zones de la source de lumière, permettant la réalisation d'un faisceau lumineux homogène lorsque la source de lumière est allumée.
Selon une autre caractéristique de l'invention, la distance qui sépare deux bâtonnets immédiatement adjacents est comprise préférentiellement entre 2 micromètres et 10 micromètres.
Le flux lumineux et la luminance d'une source lumineuse de la présente invention sont contraints par les réglementations en vigueur concernant l'éclairage et/ou la signalisation dans le domaine automobile et par la diaphonie entre bâtonnets. En outre les architectures électriques actuelles des véhicules automobiles limitent la puissance d'alimentation de la source lumineuse. Ainsi pour obtenir un faisceau d'éclairage et/ou de signalisation conforme à ces règlements avec une telle source lumineuse et dans la limite de ces architectures électriques, les paramètres de la source de lumière de l'invention comme la hauteur et le diamètre des bâtonnets ou en l'occurrence l'espacement des bâtonnets sur le substrat de la source lumineuse peuvent être variés. Il a ainsi été constaté que la distance qui sépare deux bâtonnets immédiatement adjacents doit avantageusement être comprise entre 2 micromètres et 100 micromètres, de préférence entre 2 micromètres et 10 micromètres.
D'autre part, cette fourchette permet de fabriquer facilement des optiques adaptées pour imager la source de lumière dont le pouvoir de résolution permettra de distinguer deux groupes distincts de bâtonnets et ne permettra pas de distinguer deux bâtonnets distincts.
Selon d'autres caractéristiques, on pourra prévoir que la source de lumière à semi- conducteur comprenant une pluralité de bâtonnets électroluminescents de dimensions submillimétriques comporte en outre une couche d'un matériau polymère dans laquelle les bâtonnets sont au moins partiellement noyés ; ce matériau polymère peut être à base de silicone, étant entendu que le matériau polymère est à base de silicone dès lors qu'il comporte majoritairement du silicone, par exemple au moins 50% et dans la pratique environ 99%. La couche de matériau polymère peut comprendre un luminophore ou une pluralité de luminophores excités par la lumière générée par au moins un de la pluralité de bâtonnets. On entend par luminophore, ou convertisseur de lumière, et par exemple un matériau phosphorescent, la présence d'au moins un matériau luminescent conçu pour absorber au moins une partie d'au moins une lumière d'excitation émise par une source lumineuse et pour convertir au moins une partie de ladite lumière d'excitation absorbée en une lumière d'émission ayant une longueur d'onde différente de celle de la lumière d'excitation. Ce luminophore, ou cette pluralité de luminophores, peut être au moins partiellement noyé dans le polymère, ou bien disposé en surface du polymère, plus ou moins à distance de la face terminale des bâtonnets.
Les différentes zones de la source de lumière sont activables sélectivement pour pouvoir être allumées de manière distincte et l'on prévoit un système de contrôle de l'allumage distinct des bâtonnets électroluminescents formant ces zones de lumière, étant entendu qu'on entend principalement par cela que la pluralité de bâtonnets de lumière formant une première zone peuvent être allumées ou éteintes distinctivement de la pluralité de bâtonnets formant une autre zone, simultanément ou non. On pourra jouer sur la dimension de la surface éclairante de chacune des zones de la source de lumière en modifiant le nombre de bâtonnets en saillie du substrat associés à l'une ou l'autre des zones, et donc la taille de chacun des zones, ou en modifiant le nombre de bâtonnets électriquement raccordés entre eux. On peut ainsi prévoir des zones d'éclairage aux dimensions différentes qui permettent de proposer un faisceau projeté à l'infini avec une zone plus large que l'autre.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à l'aide de la description et des dessins parmi lesquels : la figure 1 est une vue en coupe d'un dispositif lumineux selon l'invention, dans lequel on a illustré une source de lumière à semi-conducteur comprenant des bâtonnets électroluminescents, lesdits bâtonnets n'étant pas représentés à l'échelle afin de les rendre visible, ladite source étant orientée de sorte que les rayons émis par les bâtonnets soient directement dirigés vers une optique de mise en forme des rayons ; la figure 2 est une représentation schématique en perspective d'une source de lumière à semi-conducteur selon un mode de réalisation de l'invention, ladite source de lumière comportant deux zones distinctes de bâtonnets électroluminescents ; la figure 3 est une représentation schématique en perspective d'une source de lumière à semi-conducteur, dans laquelle on a rendu visible en coupe des rangées de bâtonnets électroluminescents ; la figure 4 est une vue en coupe d'un mode de réalisation particulier de l'invention, dans lequel deux bâtonnets électroluminescents s'étendent en saillie d'un substrat, lesdits bâtonnets électroluminescents étant encapsulés dans une couche protectrice ; la figure 5 est un graphe représentatif de la luminance et du contraste de la lumière émise par une source à semi-conducteur du dispositif émetteur de lumière pour réaliser un feu d'éclairage de type route ; la figure 6 est une vue de dessus d'une partie des bâtonnets électroluminescents d'une source de lumière, servant de base à la définition de la luminance en un point ; la figure 7 est une représentation schématique d'un mode de réalisation de la source de lumière à semi-conducteur selon l'invention, les bâtonnets électroluminescents étant répartis en trois zones distinctes ; et les figures 8 et 9 sont des vues de dessus d'une pluralité de bâtonnets, répartis en au moins deux zones activables sélectivement, selon deux modes de réalisation distincts.
Un dispositif d'éclairage et/ou de signalisation d'un véhicule automobile comporte une source de lumière 1, notamment logée dans un boîtier fermé par une glace et qui définit un volume interne de réception de cette source de lumière associée à une optique de projection 2 adaptée à imager à l'infini au moins une partie des rayons lumineux émis par la source de lumière. Sur la figure 1, la source de lumière 1 est centrée sur l'axe optique 40 de la lentille convergente formant l'optique de projection adaptée pour imager la source de lumière à l'extérieur du véhicule. La source de lumière 1 est orientée de sorte les rayons qu'elle émet soient directement dirigés vers la lentille. Pour des raisons d'encombrement du dispositif lumineux par exemple, on pourra prévoir que la source de lumière n'émet pas principalement dans la direction de l'axe optique de la lentille, mais sensiblement perpendiculairement à celui-ci, et que les rayons soient déviés par un moyen optique de type réflecteur paraboloïdal.
La source de lumière 1 comprend selon l'invention une pluralité de bâtonnets électroluminescents 8, de dimensions submillimétriques, disposés en une pluralité de zones, parmi lesquelles au moins une première zone 4 et une deuxième zone 6 (tel que visible sur la figure 2). La densité et/ou la hauteur des bâtonnets sont adaptées pour que la source de lumière ait au moins une première zone et une deuxième zone définies par une pluralité de bâtonnets et présentant des luminances distinctes d'une zone à l'autre. On va dans un premier temps décrire la structure d'une source de lumière 1 à semiconducteurs comportant des bâtonnets électroluminescents de dimensions submillimétriques, notamment en se référant aux figures 3 et 4.
La source de lumière 1 comprend une pluralité de bâtonnets électroluminescents 8 qui prennent naissance sur au moins un substrat 10. Chaque bâtonnet électroluminescent, ici formé par utilisation de nitrure de gallium (GaN), s'étend perpendiculairement, ou sensiblement perpendiculairement, en saillie du substrat, ici réalisé à base de silicium ou de carbure de silicium d'autres matériaux pouvant être utilisés sans sortir du contexte de l'invention. A titre d'exemple, les bâtonnets électroluminescents pourraient être réalisés à partir d'un composé à base de nitrure d'aluminium et de nitrure de gallium (AIN/GaN), ou à partir d'un composé à base d'aluminium, d'indium et de gallium.
Le substrat 10 présente une face inférieure 12, sur laquelle est rapportée une première électrode 14, et une face supérieure 16, en saillie de laquelle s'étendent les bâtonnets électroluminescents 8 et sur laquelle est rapportée une deuxième électrode 18. Différentes couches de matériaux sont superposées sur la face supérieure 16, notamment après la croissance des bâtonnets électroluminescents depuis le substrat ici obtenue par une approche ascendante. Parmi ces différentes couches, on peut trouver au moins une couche de matériau conducteur électriquement, afin de permettre l'alimentation électrique des bâtonnets. Cette couche est gravée de manière à relier tel ou tel bâtonnet entre eux, l'allumage de ces bâtonnets électroluminescents pouvant alors être commandé simultanément par un module de commande ici non représenté. On pourra prévoir qu'au moins deux bâtonnets électroluminescents ou au moins deux groupes de bâtonnets électroluminescents sont agencés pour être allumés de manière distincte par l'intermédiaire d'un système de contrôle de l'allumage.
Les bâtonnets électroluminescents s'étirent depuis le substrat et, tel que cela est visible sur la figure 3, ils comportent chacun un noyau 19 en nitrure de gallium, autour duquel sont disposés des puits quantiques 20 formés par une superposition radiale de couches de matériaux différents, ici du nitrure de gallium et du nitrure de gallium- indium, et une coque 21 entourant les puits quantiques également réalisé en nitrure de gallium.
Chaque bâtonnet électroluminescent s'étend selon un axe longitudinal 22 définissant sa hauteur, la base 23 de chaque bâtonnet étant disposée dans un plan 24 de la face supérieure 16 du substrat 10. Les bâtonnets électroluminescents 8 d'une même source de lumière présentent avantageusement la même forme. Ils sont chacun délimités par une face terminale 26 et par une paroi circonférentielle 28 qui s'étend le long de l'axe longitudinal. Lorsque les bâtonnets électroluminescents sont dopés et font l'objet d'une polarisation, la lumière résultante en sortie de la source à semi-conducteurs est émise essentiellement à partir de la paroi circonférentielle 28, étant entendu que des rayons lumineux peuvent sortir également de la face terminale 26. Il en résulte que chaque bâtonnet électroluminescent agit comme une unique diode électroluminescente et que le rendement lumineux de cette source est amélioré d'une part par la densité des bâtonnets électroluminescents 8 présents et d'autre part par la taille de la surface éclairante définie par la paroi circonférentielle et qui s'étend donc sur tout le pourtour, et toute la hauteur, du bâtonnet.
La paroi circonférentielle 28 d'un bâtonnet électroluminescent 8, correspondant à la coquille de nitrure de gallium, est recouverte par une couche d'oxyde conducteur transparent (TCO) 29 qui forme l'anode de chaque bâtonnet complémentaire à la cathode formée par le substrat. Cette paroi circonférentielle 28 s'étend le long de l'axe longitudinal 22 depuis le substrat 10 jusqu'à la face terminale 26, la distance de la face terminale 26 à la face supérieure 16 du substrat, depuis laquelle prennent naissance les bâtonnets électroluminescents 8, définissant la hauteur de chaque bâtonnet. A titre d'exemple, on prévoit que la hauteur d'un bâtonnet électroluminescent 8 est comprise entre 1 et 10 micromètres, tandis que l'on prévoit que la plus grande dimension transversale de la face terminale, perpendiculairement à l'axe longitudinal 22 du bâtonnet concerné, soit inférieure à 2 micromètres. On pourra également prévoir de définir la surface d'un bâtonnet, dans un plan de coupe perpendiculaire à cet axe longitudinal 22, dans une plage de valeurs déterminées, et notamment entre 1.96 et 4 micromètres carré.
On comprend que lors de la formation des bâtonnets électroluminescents 8, la hauteur peut être modifiée d'une zone de la source de lumière à l'autre, de manière à accroître la luminance de la zone correspondante lorsque la hauteur moyenne des bâtonnets la constituant est augmentée. Ainsi, un groupe de bâtonnets électroluminescents peut avoir une hauteur, ou des hauteurs, différentes d'un autre groupe de bâtonnets électroluminescents, ces deux groupes étant constitutifs de la même source de lumière à semi-conducteur comprenant des bâtonnets électroluminescents de dimensions submillimétriques . La forme des bâtonnets électroluminescents 8 peut également varier d'un dispositif à l'autre, notamment sur la section des bâtonnets et sur la forme de la face terminale 26. Il a été illustré sur la figure 2 des bâtonnets électroluminescents de section circulaire, et sur la figure 3 des bâtonnets électroluminescents 8 présentant une forme de section polygonale, et plus particulièrement hexagonale. On comprend qu'il importe que de la lumière puisse être émise à travers la paroi circonférentielle, que celle-ci présente une forme polygonale ou circulaire.
Par ailleurs, la face terminale 26 peut présenter une forme sensiblement plane et perpendiculaire à la paroi circonférentielle, de sorte qu'elle s'étend sensiblement parallèlement à la face supérieure 16 du substrat 10, tel que cela est illustré sur la figure 3, ou bien elle peut présenter une forme bombée ou en pointe en son centre, de manière à multiplier les directions d'émission de la lumière sortant de cette face terminale, tel que cela est illustré sur la figure 4.
Sur les figures 2 et 3, les bâtonnets électroluminescents 8 sont agencés en matrice à deux dimensions. Cet agencement pourrait être tel que les bâtonnets soient agencés en quinconce. L'invention couvre d'autres répartitions des bâtonnets électroluminescents, avec notamment des densités de bâtonnets qui peuvent être variables d'une zone de la source de lumière à l'autre, et qui peuvent être variables au sein des zones d'une même source de lumière. On a représenté sur la figure 2 la distance de séparation dl de deux bâtonnets électroluminescents immédiatement adjacents dans une première direction transversale et la distance de séparation d2 de deux bâtonnets électroluminescents immédiatement adjacents dans une deuxième direction transversale. Les distances de séparation dl et d2 sont mesurées entre deux axes longitudinaux 20 de bâtonnets adjacents. Le nombre de bâtonnets électroluminescents 8 s'étendant en saillie du substrat 10 peut varier d'une zone à l'autre, et donc la distance de séparation entre chaque bâtonnet peut varier, notamment pour augmenter localement l'intensité lumineuse de la source de lumière, mais on convient que l'une ou l'autre des distances de séparation dl, d2 doit être au minimum égale à 2 micromètres, afin que la lumière émise par la paroi circonférentielle 28 de chaque bâtonnet 8 puisse sortir de la matrice de bâtonnets électroluminescents. Par ailleurs, on prévoit que ces distances de séparation ne soient pas supérieures à 100 micromètres.
On comprend, comme cela a pu être précisé précédemment pour la hauteur des bâtonnets, qu'il est possible, dans le respect des distances de séparation imposées entre deux bâtonnets adjacents, que l'on peut, lors de la formation des bâtonnets électroluminescents 8, modifier la densité des bâtonnets d'une zone de la source de lumière à l'autre, de manière à accroître la luminance de la zone comprenant la plus forte densité de bâtonnets. Ainsi, un groupe de bâtonnets électroluminescents peut présenter une densité différente d'un autre groupe de bâtonnets électroluminescents, ces deux groupes étant constitutifs de la même source de lumière à semi-conducteur comprenant des bâtonnets électroluminescents de dimensions submillimétriques.
La source de lumière 1 à semi-conducteur peut comporter en outre, tel qu'illustré sur la figure 4, une couche 30 d'un matériau polymère dans laquelle les bâtonnets électroluminescents 8 sont au moins partiellement noyées. La couche 30 peut ainsi s'étendre sur toute l'étendue du substrat ou seulement autour d'un groupe déterminé de bâtonnets électroluminescents 8. Le matériau polymère, qui peut notamment être à base de silicone, crée une couche protectrice qui permet de protéger les bâtonnets électroluminescents 8 sans gêner la diffusion des rayons lumineux. En outre, il est possible d'intégrer dans cette couche 30 de matériau polymère des moyens de conversion de longueur d'onde, et par exemple des luminophores, aptes à absorber au moins une partie des rayons émis par l'un des bâtonnets et à convertir au moins une partie de ladite lumière d'excitation absorbée en une lumière d'émission ayant une longueur d'onde différente de celle de la lumière d'excitation. On pourra prévoir indifféremment que les moyens de conversion de longueur d'onde sont noyés dans la masse du matériau polymère, ou bien qu'ils sont disposés en surface de la couche de ce matériau polymère. La source de lumière peut comporter en outre un revêtement 32 de matériau réfléchissant la lumière qui est disposé entre les bâtonnets électroluminescents 8 pour dévier les rayons, initialement orientés vers le substrat, vers la face terminale 26 des bâtonnets électroluminescents 8. En d'autres termes, la face supérieure 16 du substrat 10 peut comporter un moyen réfléchissant qui renvoie les rayons lumineux, initialement orientés vers la face supérieure 16, vers la face de sortie de la source de lumière. On récupère ainsi des rayons qui autrement seraient perdus. Ce revêtement 32 est disposé entre les bâtonnets électroluminescents 8 sur la couche d'oxyde conducteur transparent 29.
Selon l'invention, la source de lumière 1 présente des bâtonnets électroluminescents agencés et configurés pour former des zones de luminance distinctes d'une zone à l'autre.
Sur la figure 2, la source de lumière présente globalement une forme rectangulaire, mais on comprendra qu'il peut présenter sans sortir du contexte de l'invention d'autres formes générales, et notamment une forme de parallélogramme. Et que selon l'invention, les bâtonnets électroluminescents peuvent s'étendre en saillie du substrat selon une configuration déterminée, ou bien peuvent être raccordés ou non pour définir une surface d'éclairage non forcément rectangulaire.
Dans un premier exemple illustré sur les figures 2 et 3, la source de lumière 1 présente une partie émettrice 33 divisée en deux zones jointives, parmi lesquelles une première zone 34 et une deuxième zone 36, ces deux zones étant disposées en série le long de l'axe optique 40 défini par la source de lumière et l'optique de mise en forme. La première zone 34 est disposée plus en avant que la deuxième zone 36 par rapport à l'axe optique 40 et la direction principale d'émission des rayons, c'est-à-dire qu'elle se situe sur l'axe optique, par rapport à la deuxième zone, plus proche de la sortie du dispositif lumineux. La séparation 37 entre les deux zones 34, 36 suit ici la forme d'une portion de droite. Tel que cela sera décrit plus en détails ci-après, cette séparation 37 peut être obtenue par la réalisation physique d'un muret s'étendant en saillie du substrat, mais elle peut être uniquement réalisée par le câblage déterminé de tel ou tel bâtonnet 8 entre eux. Dans chacune de ces zones 34,36 sont disposés une pluralité de bâtonnets électroluminescents de dimensions submillimétriques, les bâtonnets associés respectivement à chacune de ces deux zones étant connectées électriquement pour que les zones soient activables sélectivement, de part et d'autre de la séparation 37. On a représenté sur la figure 2 la distance de séparation d3, dans la première direction transversale, entre un bâtonnet de la première zone 34 et un bâtonnet directement adjacent et de la deuxième zone 36. On convient que cette distance de séparation d3, mesurée entre deux axes longitudinaux de bâtonnets électroluminescents, doit être au minimum égale à 2 micromètres, afin que la lumière émise par la paroi circonférentielle 28 de chaque bâtonnet 8 puisse sortir de la matrice de bâtonnets électroluminescents, et on cherche à avoir une distance de séparation d3 entre deux bâtonnets de deux sources différentes qui est sensiblement égale à la distance de séparation dl ou d2 de deux bâtonnets d'une même zone de la source de lumière.
Il est notable que les deux zones de la source de lumière à semi-conducteur présentent des luminances distinctes, notamment dans le cadre d'une application à un dispositif « bi-fonction », c'est-à-dire capable d'effectuer deux fonctions d'éclairage distinctes. Dans la description qui suit, on s'attarde plus particulièrement sur une application dans laquelle le dispositif peut effectuer une première fonction d'éclairage de type code et une deuxième fonction d'éclairage de type route. Plusieurs distinctions peuvent être faites entre les deux zones de la surface émettrice, respectivement associées à l'une ou l'autre des fonctions d'éclairage, étant entendu que dans cette application, on souhaite que l'activation de la première zone de bâtonnets 34 permette la réalisation de la première fonction d'éclairage, c'est-à-dire l'émission d'un faisceau code, qui nécessite donc une luminance modérée mais un fort flux, tandis que l'activation de la deuxième zone de bâtonnets 36 permet la réalisation de la deuxième fonction d'éclairage, c'est à dire l'émission d'un faisceau route, qui nécessite donc une forte luminance, mais avec un flux modéré. On pourra prévoir, sans sortir du contexte de l'invention, que la deuxième fonction d'éclairage est réalisée uniquement par l'activation de la deuxième zone 36, tandis que la première zone de bâtonnets 34 est éteinte, ou bien que cette deuxième fonction d'éclairage est réalisée par l'activation simultanée des première et deuxième zones de bâtonnets, l'activation des bâtonnets de la deuxième zone générant un faisceau complémentaire au faisceau formé par l'activation des bâtonnets de la première zone pour réaliser par combinaison le faisceau de type route.
On a représenté sur le graphe de la figure 5, en traits pointillés, la courbe de distribution 50 de luminance L à respecter sur la source, en fonction de la position par rapport au centre de la source, pour l'obtention d'un faisceau de type route respectant la réglementation. On peut voir que l'intensité lumineuse doit être forte au centre de la source et diminuer progressivement vers l'extérieur de la source. Comme cela est illustré, on réalise une approximation de cette courbe de distribution de luminance par différents échelons 52 qui déterminent pour une zone donnée de la source une valeur de luminance constante. Une zone de la source de lumière telle qu'elle vient d'être présentée, c'est-à-dire comprenant une pluralité de bâtonnets et tel qu'elle présente une luminance distincte d'une autre zone de bâtonnets, se voit attribuer une valeur de luminance cible correspondant à un des échelons. L'aire contenue sous la courbe crénelée représente la puissance installée de l'ensemble de la source, et on comprend que cette puissance installée est optimisée pour répondre au plus juste aux besoins pour l'obtention de la luminance réglementaire.
Chaque zone se voit ainsi attribuer une luminance donnée. On comprend que la luminance d'une zone de bâtonnets correspond à la luminance moyenne de chacun des bâtonnets formant cette zone. On pourra définir la luminance en un point, c'est-à-dire en un bâtonnet, comme la luminance moyenne d'un groupe de bâtonnets immédiatement adjacents à ce bâtonnet. On a illustré sur la figure 6 un cas où la luminance Ll d'un point centré sur le bâtonnet bl est déterminée par la luminance moyenne à l'intérieur du cercle Cl centré sur le bâtonnet B l et regroupant dans cet exemple cinq bâtonnet. On comprend que la luminance Ln d'un point centré sur le bâtonnet Bn est déterminée par la luminance moyenne à l'intérieur du cercle Cn centré sur le bâtonnet Bn. On s'affranchit ainsi des variations de luminance des bâtonnets par rapport aux luminances théoriques souhaitées et l'on peut déterminer de la sorte de façon plus fiable si la luminance d'un bâtonnet à l'autre est différente.
La densité des bâtonnets électroluminescents de dimensions submillimétriques 8 dans chacune des zones est avantageusement différente. On pourra prévoir une répartition des bâtonnets différente, ou sensiblement différente, dans chacune des zones, ou bien une répartition des bâtonnets identique, ou sensiblement identique, dans chacune des zones, les bâtonnets pouvant dans ce cas être raccordés électriquement dans leur ensemble ou non selon une zone de la source de lumière ou l'autre. On prévoit avantageusement une densité de bâtonnets électroluminescents plus importante pour la première zone 34, allumée uniquement lorsqu'une fonction d'éclairage de type route est nécessaire.
La hauteur des bâtonnets 8 d'une zone à l'autre est également avantageusement différente. On modifie ainsi la surface d'émission de lumière en augmentant la hauteur de la paroi circonférentielle 28 et on augmente la luminance de la première zone 34 par rapport à la deuxième zone de lumière 4 en augmentant la hauteur d'au moins un des bâtonnets électroluminescents de dimensions submillimétriques dans cette première zone 34. On comprend que l'on pourra choisir parmi l'une ou l'autre de ces options pour prévoir une zone de la source lumière à la luminance plus forte que la luminance de l'autre zone de la source de lumière 4, ou bien que l'on pourra toutes les utiliser, étant entendu que d'autres moyens pour jouer sur la luminance pourraient être utilisés.
Avantageusement, le substrat est commun à l'ensemble des bâtonnets composant les différentes zones de la source de lumière à semi-conducteur. On optimise ainsi le nombre de fils de raccordement électriques, et on facilite le rapprochement l'une de l'autre des zones de la source de lumière, le caractère jointif de cet agencement étant particulièrement intéressant pour l'obtention d'un flux homogène lorsque les deux zones de la source de lumière à semi-conducteur sont activées simultanément. On va maintenant décrire différents modes de réalisation d'un dispositif lumineux comportant d'une part une source de lumière à semi-conducteur comprenant des bâtonnets électroluminescents et d'autre part une optique de projection apte à imager à l'infini au moins une partie des rayons lumineux émis par les différentes zones de bâtonnets de la source de lumière, en vue de générer au moins deux fonctions d'éclairage et/ou de signalisation.
Sur les figures 2 et 7 à 9, les zones émettrices n'ont pas la même taille et elles ne présentent pas le même nombre de bâtonnets électroluminescents de dimensions submillimétriques. Dans le cas illustré sur la figure 2, où la source de lumière présente deux zones de bâtonnets identifiables à la luminance distincte, la première zone 34 est plus grande que la deuxième zone 36, au moins dans la direction de l'axe optique 40 défini précédemment, dans un rapport allant sensiblement du simple au double. Les deux zones présentent une forme sensiblement rectangulaire, avec un grand côté et un petit côté, et les zones sont jointes au niveau d'un de leur petit côté, qui s'étend sensiblement perpendiculairement à l'axe optique, dans une disposition de la source dite axiale, le long de l'axe optique. A titre d'exemple, on pourra prévoir que la preemière zone, c'est-à-dire la zone la plus grande des deux zones de la source de lumière, présente un grand côté ayant une première dimension sensiblement égale à 4 millimètres et un petit côté ayant une deuxième dimension sensiblement égale à 1 millimètre. On pourra prévoir en variante de réalisation que les zones sont jointes au niveau d'un de leur grand côté, dans une disposition dite transversale de la source de lumière. Les différentes zones de la source de lumière sont activables sélectivement l'une de l'autre. On pourra notamment prévoir que l'une de ces zones, lorsqu'elle est activée, émet des rayons qui forment après projection par l'optique associée un faisceau complémentaire d'un faisceau projeté lorsque c'est une autre zone de la partie émettrice qui est activée. On entend par faisceau complémentaire un faisceau qui forme avec un autre faisceau un faisceau cohérent lorsque les zones sont pilotées pour réaliser simultanément l'émission du faisceau lumineux qui leur est propre. Ces faisceaux complémentaires se superposent pour former un faisceau lumineux réglementaire pour véhicule automobile.
Sur la figure 7, on a illustré un mode de réalisation particulier de l'invention selon lequel la source à semi-conducteurs comporte trois zones ZR1, ZR2, ZR3 à luminance variable et dont les contours spécifiques permettent la réalisation, par imagerie directe, d'une partie d'un faisceau, par exemple de type Route. Les trois zones sont concentriques et agencées de sorte qu'une première zone centrale ZR1 est entourée successivement d'une zone intermédiaire ZR2 et d'une zone extérieure ZR3. Dans le cas illustré, les trois zones sont pilotées en allumage et extinction de façon simultanée, de sorte que l'addition de ces trois zones forme une zone émettrice globale ZR à luminance variable, la luminance variant d'une zone à l'autre tel que cela a été précisé précédemment, par des densités et/ou des hauteurs des bâtonnets différentes d'une zone à l'autre. On comprend que le nombre de zones, formant dans le cas précis des sous-zones d'une zone émettrice globale pilotable en allumage ou en en extinction, pourra être choisi en fonction du découpage par échelons d'approximation de la courbe de distribution de luminance à respecter. Ici, à titre arbitraire, le nombre de sous-zones est de trois. Pour la description de ce cas, on a choisi un mode de réalisation dans lequel la luminance est différente d'une sous-zone à l'autre par des densités de bâtonnets différentes d'une sous-zone à l'autre. Ainsi, la densité de bâtonnets dans la sous-zone centrale ZR1 est plus importante que la densité de bâtonnets dans les autres sous-zones de la source, et la densité de bâtonnets dans la sous-zone intermédiaire ZR2 est plus importante que la densité de bâtonnets dans la sous-zone extérieure ZR3. Il en résulte que la luminance de chaque sous-zone est différente de la luminance de la ou des sous-zone(s) immédiatement adjacente(s). Notamment, la luminance de la zone, ou sous-zone, intermédiaire ZR2 a une valeur comprise entre la valeur de luminance de la première zone, ou sous-zone centrale, ZR1, et la valeur de luminance de la deuxième zone, ou sous-zone extérieure, ZR3. On peut avantageusement prévoir que la densité des bâtonnets (ou la hauteur dans le cas où la variation de luminance est obtenue par des hauteurs de bâtonnets différentes) au sein même d'une sous-zone n'est pas constante, et que les bâtonnets sont agencés pour que la luminance soit variable progressivement, voir continûment d'une sous-zone à l'autre. Ceci est notamment obtenu par la multiplication de sous-zones, en nombre supérieur au nombre de zones déterminé théoriquement par le nombre d'échelons d'approximation de la courbe de distribution de luminance à respecter. A titre d'exemple, on prévoit que les bâtonnets électroluminescents soient regroupés en au moins dix zones de luminance distinctes.
Le fait d'avoir une source à la luminance variable localement permet d'associer à cette source un élément de projection simple, comme une lentille convergente illustrée sur la figure 1. Dans le cas illustré, on peut ainsi réaliser au moins une partie du faisceau d'éclairage, ici de type Route, et l'on pourra prévoir que la ou les autres parties du faisceau soient réalisées par d'autres dispositifs lumineux, aussi bien des dispositifs comportant des sources à bâtonnes électroluminescents que des sources plus classique comme des diodes électroluminescentes par exemple.
Un deuxième et un troisième mode de réalisation particulier de l'invention sont illustrés sur les figures 8 et 9. Tel que cela a pu être précisé précédemment, il est avantageux de prévoir qu'une première zone ZC',ZC" de bâtonnets de la source corresponde à une zone Code, c'est-à-dire susceptible d'émettre un faisceau de type code, tandis qu'une deuxième zone ZR',ZR" de bâtonnets de la source corresponde à une zone Route, c'est-à-dire susceptible d'émettre un faisceau de type route. Ces deux zones sont activables sélectivement l'une de l'autre et l'on prévoit d'activer seulement la première zone ZC',ZC", dite zone Code, pour former un feu d'éclairage correspondant à un faisceau de feu Code, c'est-à-dire un faisceau de feux de croisement apte à ne pas éblouir les occupants d'un autre véhicule, et d'activer les deux zones, celle dite zone Code et celle dite zone Route, pour former un feu d'éclairage de type route, ou plein feux. En d'autres termes une unique zone de bâtonnets génère des rayons de lumière participant à la formation d'un faisceau de feu de croisement, alors que les deux zones de bâtonnets génèrent ensemble des rayons de lumière participant à la formation d'un faisceau de feu de route. On pourrait également envisager, tel que cela a été décrit précédemment, qu'une zone de bâtonnets est strictement associée à une première fonction d'éclairage et que l'autre zone de bâtonnets est strictement associée à une deuxième fonction d'éclairage.
Selon le deuxième mode de réalisation (figure 8), la source de lumière 1 à semiconducteur comporte deux zones émettrices ZR' et ZC jointives, activables sélectivement, et de luminance différente. La forme de la deuxième zone ZR' est plus centrée de manière à respecter la forme à donner au faisceau Route. Lorsque les deux zones sont activées simultanément, on forme ainsi un faisceau Route et lorsque la première zone ZC est activée seule, on forme un faisceau Code. On peut observer que la densité sur bâtonnets est sensiblement la même d'une zone à l'autre, et que la luminance globale différente d'une zone à l'autre est ici obtenue par des hauteurs des bâtonnets définissant la première zone ZC différentes des hauteurs des bâtonnets définissant la deuxième zone ZR'. Il convient de noter que la densité des bâtonnets n'est pas régulière au sein de chacune des zones. Ainsi, sensiblement au centre de la source, des bâtonnets de la première zone ZC sont plus rapprochés les uns des autres en formant une sous-zone ZC1' plus dense et donc plus lumineuse que le reste de la première zone ZC, et de façon similaire, des bâtonnets de la deuxième zone ZC sont plus rapprochés les uns des autres en formant une sous-zone ZC1' plus dense et donc plus lumineuse que le reste de la deuxième zone ZC .
Dans le troisième mode de réalisation illustré sur la figure 9, on a conservé ces zones de densité élevée de bâtonnets, en les rendant activables sélectivement de la première zone ZC" et de la deuxième zone ZR". On peut ainsi réaliser une fonction d'éclairage supplémentaire, dans laquelle les deux zones intermédiaires ZM1 et ZM2 peuvent être suralimentées temporairement, tandis qu'elles peuvent être sous-alimentées lorsque la première zone ZC" et la deuxième zone ZR" sont allumées, notamment pour présenter une intensité lumineuse constante, la sous-alimentation étant nécessaire du fait de la plus grande densité de bâtonnets qui composent ces zones intermédiaires.
Afin que le faisceau Code soit réglementaire, la coupure doit présenter un contraste suffisant. On peut prévoir à cet effet une séparation physique, non émettrice, de la première zone 4 et de la deuxième zone 36, la séparation pouvant être formée par un muret opaque s' étendant en saillie du substrat entre les bâtonnets électroluminescents disposés à la bordure de chaque zone. Cette séparation crée dans le faisceau Route, obtenu par l'émission combinée des deux zones 34,36 de la partie émettrice, une zone assombrie par rapport au reste. Afin d'avoir un faisceau Route le plus homogène possible, il est important que cette zone assombrie soit réduite au maximum, c'est-à-dire que les zones 34,36 soient le plus jointives possibles et que le muret puisse présenter une hauteur inférieure à 0,1 millimètre, et de préférence inférieure à 0,05 millimètre.
La présente invention s'applique tout particulièrement à un projecteur avant de véhicule automobile. La description qui précède explique clairement comment l'invention permet d'atteindre les objectifs qu'elle s'est fixés et notamment de proposer un dispositif lumineux qui permette de réaliser à moindre coût, et sans perte de qualité photométrique, un éclairage au moins bi-f onction, c'est-à-dire un éclairage différent avec une unique optique de mise en forme. On comprend qu'il a été plus particulièrement décrit une application à un dispositif bi-fonction permettant de réaliser un éclairage de type code et un éclairage de type route, mais que le dispositif pourrait aisément être appliqué pour réaliser des fonctions différentes pouvant inclure notamment une fonction d'éclairage diurne. Il est particulièrement avantageux selon l'invention que l'on combine une source à semiconducteur comprenant des bâtonnets électroluminescents et un élément optique de projection simple, c'est-à-dire à titre d'exemple une lentille convergente et/ou un miroir parabolique, dont les surfaces ne sont pas rendus complexes pour adapter et déformer l'image source. L'utilisation des bâtonnets électroluminescents et leur agencement en zones de luminances distinctes offre une flexibilité sur la forme de la zone émettrice, non nécessairement rectangulaire, et sur la luminance locale de l'émetteur. Il convient de jouer pour l'une sur le raccordement électrique et/ou sur la présence de bâtonnets, et pour l'autre de prévoir des hauteurs et/ou une densité de répartition des bâtonnets spécifiques d'une zone à l'autre. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme du métier à la structure du dispositif lumineux qui vient d'être décrite à titre d'exemple non limitatif, dès lors qu'elle utilise au moins une source de lumière à semi-conducteur à bâtonnets électroluminescents comprenant des zones de bâtonnets distinctes identifiables, notamment pour jouer facilement sur des variations de la luminance d'une zone à l'autre. En tout état de cause, l'invention ne saurait se limiter au mode de réalisation spécifiquement décrit dans ce document, et s'étend en particulier à tous moyens équivalents et à toute combinaison techniquement opérante de ces moyens.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif d'éclairage et/ou de signalisation pour véhicule automobile comprenant une source de lumière (1) à semi-conducteur comprenant une pluralité de bâtonnets électroluminescents (8) de dimensions submillimétriques, dans lequel la densité et/ou la hauteur des bâtonnets sont adaptées pour que la source de lumière ait au moins une première zone (34,ZR,ZR',ZR1) et une deuxième zone (36,ZC,ZC) définies par une pluralité de bâtonnets et présentant des luminances différentes d'une zone à l'autre, ledit dispositif comprenant une optique de projection (2) adaptée pour imager la source de lumière à l'extérieur du véhicule.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la densité et/ou la hauteur des bâtonnets électroluminescents (8) sont adaptées pour que la luminance soit variable progressivement d'une zone à l'autre.
3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la densité et/ou la hauteur des bâtonnets électroluminescents (8) sont adaptées pour que la luminance soit variable continûment d'une zone à l'autre.
4. Dispositif selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que la source de lumière (1) comprend au moins un groupe de bâtonnets électroluminescents (8) formant une zone intermédiaire (ZR2) agencée entre les première (ZR1) et deuxième (ZR2) zones, la densité et/ou la hauteur des bâtonnets électroluminescents de ladite zone intermédiaire étant adaptées pour que la luminance de la zone intermédiaire ait une valeur comprise entre la valeur de luminance de la première zone et la valeur de luminance de la deuxième zone.
5. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'au moins deux zones intermédiaires (ZR2) sont prévues entre les première (ZR1) et deuxième (ZR2) zones, la densité et/ou la hauteur des bâtonnets électroluminescents (8) dans chacune de ces zones intermédiaires étant adaptées pour que la luminance évolue progressivement de la première zone à la deuxième zone.
6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chacune des zones est configurée pour la réalisation d'un éclairage d'une luminance déterminée, et distincte de la luminance de la ou les zone(s) voisin(e)s.
7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les zones sont activables sélectivement les unes des autres.
8. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les bâtonnets électroluminescents (8) sont regroupés en un nombre de zones suffisants pour réaliser une distribution lumineuse d'un faisceau réglementaire pouvant être imagée directement à l'extérieur du véhicule par ladite optique de projection.
9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la première zone (ZR1) est aménagée sensiblement au centre de la source de lumière (1) et en ce que la deuxième zone (ZR2) est périphérique de la zone centrale.
10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les première et deuxième zones définissent une surface éclairante de la source de lumière dont le bord périphérique définit un contour du faisceau lumineux projeté par le dispositif.
11. Source de lumière à semi-conducteur comprenant une pluralité de bâtonnets électroluminescents (8) de dimensions submillimétriques, dans lequel la densité et/ou la hauteur des bâtonnets sont adaptées pour que la source de lumière (1) présente une première et une deuxième zone de bâtonnets dont la luminance est variable d'une zone à l'autre.
12. Source selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la pluralité de bâtonnets électroluminescents (8) formant les première et deuxième zones s'étend en saillie d'un même substrat (10).
13. Source selon l'une des revendications 11 ou 12, caractérisé en ce que la densité et/ou la hauteur des bâtonnets (8) au sein d'une même zone est variable.
14. Source selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la densité et/ou la hauteur des bâtonnets (8) évolue dans une même zone progressivement en direction de l'autre zone.
15. Source selon l'une quelconque des revendications 11 à 14, caractérisé en ce que la distance (dl, d2, d3) qui sépare deux bâtonnets (8) immédiatement adjacents est au minimum égale à 2 micromètres.
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