WO2017025441A1 - 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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WO2017025441A1
WO2017025441A1 PCT/EP2016/068685 EP2016068685W WO2017025441A1 WO 2017025441 A1 WO2017025441 A1 WO 2017025441A1 EP 2016068685 W EP2016068685 W EP 2016068685W WO 2017025441 A1 WO2017025441 A1 WO 2017025441A1
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WO
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rods
light source
zones
zone
light
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Application number
PCT/EP2016/068685
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Inventor
Gilles Briand
Pierre Albou
Benoit Reiss
Vanesa Sanchez
Gilles LE-CALVEZ
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Valeo Vision
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Publication date
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    • H01L33/08—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a plurality of light emitting regions, e.g. laterally discontinuous light emitting layer or photoluminescent region integrated within the semiconductor body
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
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    • F21S41/10—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source
    • F21S41/14—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source characterised by the type of light source
    • F21S41/141—Light emitting diodes [LED]
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    • F21S41/14—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source characterised by the type of light source
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    • H01L33/24—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a particular shape, e.g. curved or truncated substrate of the light emitting region, e.g. non-planar junction

Definitions

  • the invention relates to the field of lighting and / or signaling, especially for motor vehicles. It relates more particularly to a device capable of generating two distinct lighting and / or signaling functions.
  • Such projectors conventionally comprise a housing housing one or more optical modules generating light beams that are projected out of the housing.
  • An optical module for an automobile headlamp generally comprises at least one light source and optical elements, such as reflectors and / or light guides, directing the light produced by the light source (s) towards the transparent wall through which are projected the light beams generated by the optical module.
  • the light source (s) is (are) selectively activatable by control means according to the lighting and / or signaling needs of the vehicle.
  • the light source (s) and the associated optical system are configured to perform vehicle lighting and / or signaling functions, most of which are regulated. In the context of the present invention, it is more specifically, but not exclusively, to take into account the lighting function Code, Route, the stop light function, the lantern function and the daytime lighting function.
  • a motor vehicle is equipped both at the rear and at the front with lantern-type beam generator projectors, activated automatically to signal the vehicle.
  • the color of the light beams projected by the lanterns is predefined in accordance with the regulations, and the light source produces for this purpose a light of determined color, substantially red color at the back and white at the front.
  • daytime running light function a motor vehicle is equipped at the front with daylight generating lights, also known under the name DRL by the acronym "Daytime Running Light".
  • the daytime running light function is to signal the vehicle in conditions of luminosity assimilated to daylight.
  • the activation of a daytime running light is operated by an automatic means of control, so that the daytime running light is permanently illuminated when lighting lights commonly referred to as high beam or low beam on the vehicle are extinguished.
  • the daytime running lights shall be extinguished when the direction indicator lamps are switched on so as to make the direction indicator lamps more visible.
  • the color of the light beams projected by the daytime running lights is predefined in accordance with the regulations, and the light source produces for this purpose a specific color light, in particular a white color.
  • Light sources are more frequently constituted by light-emitting diodes, in particular for advantages of space and autonomy compared to conventional light sources.
  • 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.
  • their application in the context described above does not allow to create, for the external observer, a visual effect according to which the different functions are performed by the same light source, since it would be necessary to provide a light-emitting diode for each of the lighting functions, and that these different diodes are spaced apart from each other.
  • the separation between the two emitters is not negligible, this separation may for example represent 8 to 12% of the size of the chip, which can result in an angular separation between the beams produced by the same projector. It would then be necessary to require the use of very 'mixing' optics, for example elliptic collectors and / or light guides, that is to say optical elements which strongly modify the light rays emitted by the sources of light. light to mix them, so that the light range generated by each of the zones is alone perceived as continuous.
  • the subject of the invention is a semiconductor light source comprising a plurality of submillimetric electroluminescent rods of which at least two selectively activatable rod zones can be distinguished, the two zones being entangled on at least one part of said source.
  • entanglements we mean areas mixed with each other, which according to the configurations of the light source, can be nested or interlaced with each other. It is thus intended to protect rod arrangements, in which one or more rods are electrically connected to a first zone while they are geometrically arranged within a second zone selectively connected to the first zone, and / or in which the junction line between these two zones is rendered rugged by the presence of one or more rods of a first zone beyond the theoretical junction line.
  • electroluminescent rod sources and their arrangement in entangled zones makes it possible to produce different lighting and / or signaling beams by the same light source, with a strong visual effect for the external observer since the impression of to have separate light sources is removed.
  • the at least two zones of the semiconductor light source have distinct luminances
  • the distance separating two immediately adjacent electroluminescent rods is at least equal to 2 micrometers
  • the first and second zones each comprise a plurality of sub-zones, the entanglement resulting from an alternation of the sub-zones of the first and of the second zones; in particular, the first and second zones are arranged so that at least one sub-zone of the first zone is surrounded by a sub-zone of the second zone, and it can be provided that, moreover, at least one sub-zone the second zone is surrounded by a sub-zone of the first zone;
  • the electroluminescent rods are arranged in a plurality of rows, and at least one row of these rods comprises at least one double alternation of zones.
  • "Double alternation of zones” means that for at least one row, one finds in a given direction of advancement one or rods of the first zone, then one or rods of the second zone, then again one or rods of the first zone;
  • a block of at least two rows is formed between the first zone and the second zone, the said at least one double alternation of zones being carried out solely on this block between the two zones;
  • At least two rows comprising said double alternation are substantially perpendicular
  • the first and second zones of rods are capable of emitting light of the same wavelength; and a wavelength conversion device is arranged in the vicinity of the rods to process the light emitted from one and / or the other of the entangled zones.
  • 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.
  • 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. On the other hand, this range makes it easy to manufacture projection optics adapted to cooperate with the light source and 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 placed on the surface of the layer of polymeric material.
  • the rods of each of the zones can be fed at different current intensities.
  • a separate ignition control system may be provided for each of the areas of the light source.
  • the invention also relates to a lighting device for a motor vehicle, comprising at least one light source as just presented above, and a projection system of the light generated by the light source.
  • the projection optics creates a real, and possibly anamorphic, image of a part of the device, for example the source itself or a cache, or an intermediate image of the source, at a distance ( finite or infinite) very large in front of the dimensions of the device (a ratio of the order of at least 30, preferably 100) of the device.
  • This projection optics may consist of one or more reflectors, or a lens, or a combination of these two possibilities.
  • the projection system may be arranged to present a source focus not centered on the light source. This makes it possible to project an image that appears continuous, in direct imaging, without the need to provide a projection system to modify the source image before being projected. This is particularly interesting for simplifying the proposed device, especially when an opaque wall is protruding the substrate of which extend the rods to achieve a regulatory optical pixelation.
  • the two rod zones define an illuminating surface of the light source whose peripheral edge defines a contour of the light beam projected by the lighting device.
  • the device takes place in a motor vehicle, both in a front projector, for example able to emit in combination a diurnal-type beam and a lantern-type beam, than in a lighthouse.
  • a front projector for example able to emit in combination a diurnal-type beam and a lantern-type beam, than in a lighthouse.
  • rear for example able to emit in combination a beam type stop light and a lantern type beam.
  • the invention is applied to the automotive field technology consisting of making the light emitting zone by a forest of electroluminescent rods submillimeter dimensions that is grown on a substrate, to achieve 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.
  • a suitable electronic connection rods to arrange the source in different entangled zones selectively activatable to achieve several light functions with the same light source and a single projection optics.
  • FIG 2 is a schematic perspective view of a semiconductor light source according to one embodiment of the invention, said light source having a plurality of light emitting rods among which has been made visible in section a row of these electroluminescent rods;
  • Figure 3 is a sectional view of a particular embodiment of the invention, in which two electroluminescent rods protrude from a substrate, said electroluminescent rods being encapsulated in a protective layer;
  • FIGS. 4a to 4d are examples of arrangement of electroluminescent rods on a source according to the invention;
  • Figure 5 is a schematic representation of a particular arrangement of electroluminescent rods on a source according to the invention.
  • 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 can be 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. 2 and 3.
  • 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.
  • electroluminescent rods extend from the substrate and, as can be seen in FIG. 2, 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 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 shape. They are each delimited by an end face 26 and a circumferential wall 28 which extends along the longitudinal axis.
  • the electroluminescent rods are doped and polarized, the resultant light output from the semiconductor source is emitted essentially from the circumferential wall 28, it being understood that light rays may also emerge from the As a result, 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.
  • the height of a light emitting 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, ie 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. It will be understood that during the formation of 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.
  • the rods have a generally cylindrical shape, and they may in particular, such as illustrated in Figure 2, have a shape of polygonal section, and more particularly hexagonal. 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 flat 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. 2, or although it may have a domed or pointed shape at its center, so as to multiply the directions of emission of light exiting this end face, as shown in Figure 3.
  • the electroluminescent rods 8 are arranged in two-dimensional matrix. This arrangement could be such that the rods are arranged in staggered rows. In general, the rods are arranged at regular intervals on the substrate 10 and the separation distance of two immediately adjacent electroluminescent rods, in each of the dimensions of the matrix, 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. Furthermore, it is expected that these separation distances, measured between two longitudinal axes 22 of adjacent rods, are not greater than 100 micrometers.
  • the semiconductor light source 1 may further comprise, as illustrated in FIG. 3, 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 in a transmission light having a wavelength different from that of the excitation light
  • the rods are configured to emit light rays of the same length wave.
  • the wavelength conversion means are embedded in the mass of the polymeric material, or that they are arranged on the surface of the layer of this polymeric material.
  • 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 placed between the electroluminescent rods 8 on the transparent conductive oxide layer 29.
  • the light source 1 has electroluminescent rods arranged and configured to form zones 4,6 that can be distinguished in particular by different luminances from one zone to another when they are fed by the same current, entangled with each other.
  • 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 shapes, and in particular 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.
  • each of these zones 4,6 are arranged a plurality of electroluminescent rods 8 submillimeter dimensions, the rods respectively associated with each of the zones being electrically connected so that the zones are selectively activatable ignition and / or extinction.
  • the separation distance between a rod participating in a first zone 4 and a rod directly adjacent and participating a second zone 6 is substantially equal to the separation distance of two rods of the same zone of the source of light, this separation distance, measured between two longitudinal axes of electroluminescent rods, being at least equal to 2 microns, so that the light emitted by the circumferential wall 28 of each rod 8 can exit the matrix of electroluminescent rods.
  • the two zones 4,6 of the semiconductor light source have distinct luminances, especially in the context of an application to a lighting and / or signaling device in which it is intended to perform two functions. lighting with the same signature, that is to say with the same light exit surface.
  • Two types of entanglement can be provided: a first type in which the entangled zones 4.6 are mainly arranged side by side and share an intermediate band 5 in which rods belonging to one and the other of the zones are alternated , and a second type in which the zones 4,6 are mixed more randomly and / or more intrusively, that is to say that at least a first 4 of the zones may have a sub-zone 50, electrically connected to the remainder of the first zone, which is completely housed inside the second zone 6.
  • the first type of entanglement may especially be used in the case of a Code-Route application, with a device that can perform a first code-type lighting function and a second road-type lighting function.
  • a device that can perform a first code-type lighting function and a second road-type lighting function.
  • the two zones of the light source 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 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 simultaneous activation of the first and second zone of rods 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 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.
  • this dual-function Code-Route application it is necessary to ensure that the Code beam is in order and that the cutoff has sufficient contrast.
  • this darkened zone be reduced to the maximum, that is to say that the zones 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 second type of entanglement may in particular be used in the case of a light device at the front of the vehicle which emits, via the activation of at least a first zone of rods, a lighting function of code type, and which can intensify the projected beam by activating at least a second rod area to perform a second lighting function to improve the range of the projected beam under certain pipe conditions. It will also be possible to provide a light device at the rear of the vehicle which emits, via the activation of at least a first zone of rods, a lantern-type signaling function emitting a red signaling light of the vehicle, and which can intensify the beam projected by activation of at least a second zone of rods, to perform a second signaling function during a braking situation.
  • the stop function requires a light intensity ten times greater than the intensity required for the lantern function, so that we can provide a surface rods associated with achieving the stop function ten times greater than the surface of rods associated with carrying out the lantern function.
  • the first and second zones are entangled so that the outside observer perceives the passage from one function to another as an intensification of the projected beam, and not as an ignition of a distinct light source specifically dedicated to the second lighting function and / or signaling.
  • the substrate is common to all the rods composing the different zones of the semiconductor light source. The joined character of this arrangement is particularly interesting, especially in the case of entanglement of the rod areas, for obtaining a homogeneous flow when the two zones of the semiconductor light source are activated simultaneously.
  • the graphs in FIG. 4 show examples of zones
  • FIG. 4a and 4b show regular arrangements, in successive bands.
  • Each band forms a sub-area 50, 52, either of a first zone 4 of rods or of a second zone 6 of rods, and a sub-zone 50 of the first zone 4 is surrounded by subzones 52 of the second zone 6.
  • the electroluminescent rods 8 of a sub-zone 50 of the first zone 4 are electrically connected together, and an electrical connection bridge 54 is provided for interconnecting each of the sub-zones 50 of the first zone 4.
  • the second zone 6 is electrically connected in the same way.
  • the luminous intensity emitted by the first zone is advantageously different from that of the second zone, and if the area covered by the first and second zones are identical, as is the case in the illustration of FIGS. 4a and 4b, it will be possible to vary this intensity from one zone to another by varying the intensity of the feed current, which is made possible by the fact that these two zones are electrically connected distinctly from one another, or else playing on the density / and or height of the rods in each of the zones and sub-zones.
  • the emitting zones 4,6 do not have the same size and they do not have the same number of electroluminescent rods 8 of submillimetric dimensions.
  • Each zone is composed of sub-zones arranged around each other so that a sub-zone 50 of the first zone 4 is surrounded by a sub-zone 52 of the second zone 6, and that at least one sub-zone 52 of the second zone 6 is surrounded by a sub-zone 50 of the first zone 4.
  • the successive layers have the form of arranged squares around each other, but it could be expected that the rods are arranged in substantially circular sub-zones arranged concentrically on the center of the light source.
  • an electrical connection bridge 54 is to be provided between each sub-zone of the same zone of rods.
  • the number of electrically independent zones it would be possible, in this case as well as in the case of zones arranged in entangled strips, for the number of electrically independent zones to be greater than two, in particular to perform more than two lighting functions and / or or signaling in the same device.
  • the entanglement of the zones 4,6 can be achieved by intrusive forms of rod sub-zones 8 within a range specific to another rod zone, but with rods of the same zone connected step by step, without it being necessary to provide an electrical connection bridge between sub-areas separated from one another. Such an arrangement facilitates the electrical connection of the assembly.
  • FIG. 5 A particular embodiment of the invention is illustrated in FIG. 5.
  • Two zones 4.6 of rods 8 are arranged facing each other, and an intermediate strip 5 of rods extends between the two zones. .
  • the width of this intermediate band is defined by a number of rows of rods forming the entanglement of the two zones.
  • the rod of the second zone 6, which extends the most inside the first zone 4 is determined, and on the other hand the rod of the second zone 4 which extends the furthest to the first zone 4. inside the second zone 6, and the intermediate band is defined as the band including these two ends.
  • the intermediate strip 5 has a width of two rows of sticks.
  • this entanglement of the zones is concentrated in the width of this intermediate band 5, and as illustrated, this entanglement may consist of a crenellated form, made by the two zones which interlock, on their joined side, the one in the other.
  • This embodiment is particularly interesting in the case of a bi-function application Code-Route in particular. It may be interesting to combine the particular embodiment of the light source and the arrangement of the rods that compose it, with a tangle of areas, with an arrangement of this source slightly offset from the focal surface of the projection optics . Thus, we project a beam in which the demarcation between the different sub-zones forming the entanglement is less clear, which contributes to the apparent homogeneity of the projected beam.
  • an optical system comprising one or more diopters, in reflection and / or in refraction, again making it possible to diffuse the light emitted by each rod and to make the light beam more homogeneous.
  • electroluminescent rod assembly comprising discrete stick regions identifiable and at least partially intertwined with one another.
  • the invention can not be limited to the embodiment specifically described in this document.

Abstract

Une source de lumière à semi-conducteur comporte une pluralité de bâtonnets électroluminescents (8) de dimensions submillimétriques. Les bâtonnets sont regroupés en au moins deux zones (4, 6) de bâtonnets activables sélectivement, les deux zones étant enchevêtrées sur au moins une partie de ladite source de lumière (1).

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. Elle concerne plus particulièrement un dispositif apte à générer deux fonctions distinctes d'éclairage et/ou de signalisation.
Les véhicules automobiles sont équipés de divers projecteurs générant des faisceaux lumineux dédiés à des fonctions d'éclairage et/ou de signalisation spécifiques. De tels projecteurs comprennent classiquement un boîtier logeant un ou plusieurs modules optiques générateurs des faisceaux lumineux qui sont projetés hors du boîtier.
Un module optique pour projecteur automobile comprend dans sa généralité au moins une source lumineuse et des organes optiques, tels que des réflecteurs et/ou des guides de lumière, dirigeant la lumière produite par la (les) source (s) lumineuse(s) vers la paroi transparente à travers laquelle sont projetés les faisceaux lumineux générés par le module optique. La (les) source(s) lumineuse(s) est (sont) sélectivement activable(s) par des moyens de commande selon les besoins d'éclairage et/ou de signalisation du véhicule. La (les) source(s) lumineuse(s) et le système optique associé sont configurés pour réaliser des fonctions d'éclairage et/ou de signalisation du véhicule, pour la plupart réglementées. Dans le cadre de la présente invention, il est plus spécifiquement, mais non exclusivement, à prendre en considération la fonction d'éclairage Code, Route, la fonction de feu stop, la fonction de lanterne et la fonction d'éclairage diurne.
Concernant la fonction de lanterne (ou « feu de position »), un véhicule automobile est équipé aussi bien à l'arrière qu'à l'avant de projecteurs générateurs de faisceaux de type lanterne, activé de façon automatique pour signaler le véhicule. La couleur des faisceaux lumineux projetés par les lanternes est prédéfinie conformément à la réglementation, et la source lumineuse produit à cet effet une lumière de couleur déterminée, couleur sensiblement rouge à l'arrière et blanche à l'avant.
Concernant la fonction d'éclairage diurne, un véhicule automobile est équipé à l'avant de projecteurs générateurs de feux diurnes, connus également sous la dénomination DRL d'après l'acronyme anglais « Daytime Running Light ». La fonction d'éclairage diurne est de signaler le véhicule dans des conditions de luminosité assimilées au plein jour. L'activation d'un feu diurne est opérée par un moyen automatique de commande, de sorte que le feu diurne est allumé en permanence dès lors que des feux d'éclairage communément dénommés feux de route ou feux de croisement équipant le véhicule sont éteints. En outre, les feux diurnes doivent être éteints lorsque les feux indicateurs de direction sont allumés, de manière à rendre plus visible les feux indicateurs de direction. La couleur des faisceaux lumineux projetés par les feux diurnes est prédéfinie conformément à la réglementation, et la source lumineuse produit à cet effet une lumière de couleur déterminée, couleur blanche notamment.
Dans ce contexte, il est apparu opportun d'intégrer dans un même projecteur différentes fonctions d'éclairage et/ou de signalisation telle qu'elles viennent d'être décrites. En effet, de telles dispositions permettent d'améliorer l'esthétique du véhicule en limitant l'encombrement de la face avant du véhicule par un cumul de projecteurs respectivement affectés des fonctions d'éclairage et/ou de signalisation spécifiques.
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. Toutefois, leur application dans le contexte précédemment décrit ne permet pas de créer, pour l'observateur extérieur, un effet visuel selon lequel les différentes fonctions sont réalisées par une même source de lumière, puisqu'il conviendrait de prévoir une diode électroluminescente pour chacune des fonctions d'éclairage, et que ces différentes diodes sont espacées les unes des autres. La séparation entre les deux émetteurs est non négligeable, cette séparation pouvant par exemple représenter 8 à 12% de la taille de la puce, ce qui peut se traduire par une séparation angulaire entre les faisceaux produits par le même projecteur. Il conviendrait alors de requérir à l'utilisation d'optiques très 'mélangeuses', par exemple des collecteurs elliptiques et/ou des guides de lumière, c'est-à- dire des optiques qui modifient fortement les rayons lumineux émis par les sources de lumière pour les mixer, afin que la plage lumineuse générée par chacune des zones soit à elle seule perçue comme continue. Dans ce contexte, l'invention a pour objet une source de lumière à semi- conducteur comprenant une pluralité de bâtonnets électroluminescents de dimensions submillimétriques parmi lesquels on peut distinguer au moins deux zones de bâtonnets activables sélectivement, les deux zones étant enchevêtrées sur au moins une partie de ladite source.
Par enchevêtrées, on entend des zones mêlées les unes aux autres, qui selon les configurations de la source de lumière, peuvent être imbriquées ou entrelacées les unes dans les autres. On vise ainsi à protéger des agencements de bâtonnets, dans lequel un ou plusieurs bâtonnets sont raccordés électriquement à une première zone alors qu'ils sont disposés géométriquement au sein d'une deuxième zone raccordée sélectivement de la première zone, et/ou dans lequel la ligne de jonction entre ces deux zones est rendue accidentée par la présence d'un ou plusieurs bâtonnets d'une première zone au-delà de la ligne de jonction théorique.
L'utilisation de source à bâtonnets électroluminescents et leur disposition en zones enchevêtrées permet la réalisation de différents faisceaux d'éclairage et/ou de signalisation par une même source de lumière, avec un effet visuel fort pour l'observateur extérieur puisque l'impression d'avoir des sources de lumière distinctes est supprimée.
Selon différentes caractéristiques de l'invention, on pourra prévoir que :
- les au moins deux zones de la source de lumière à semi-conducteur présentent des luminances distinctes ;
- la distance qui sépare deux bâtonnets électroluminescents immédiatement adjacents est au minimum égale à 2 micromètres ;
- les première et deuxième zones comprennent chacune une pluralité de sous-zones, l'enchevêtrement résultant d'une alternance des sous-zones de la première et de la deuxième zones ; notamment, les première et deuxième zones sont agencées de sorte qu'au moins une sous-zone de la première zone est entourée d'une sous-zone de la deuxième zone, et on pourra prévoir que par ailleurs, au moins une sous-zone de la deuxième zone est entourée d'une sous-zone de la première zone ;
- les bâtonnets électroluminescents sont agencés en une pluralité de rangées, et au moins une rangée de ces bâtonnets comprend au moins une double alternance de zones. On entend par « double alternance de zones » le fait que pour au moins une rangée, on retrouve dans un sens d'avancement donné un ou des bâtonnets de la première zone, puis un ou des bâtonnets de la deuxième zone, puis de nouveau un ou des bâtonnets de la première zone ;
- un bloc d'au moins deux rangées est formé entre la première zone et la deuxième zone, ladite au moins une double alternance de zones étant réalisée uniquement sur ce bloc entre les deux zones ;
- au moins deux rangées comprenant ladite double alternance sont sensiblement perpendiculaires ;
- les première et deuxième zones de bâtonnets sont aptes à émettre une lumière de même longueur d'onde ; et un dispositif de conversion de longueur d'onde est agencé au voisinage des bâtonnets pour traiter la lumière émise par l'une et/ou l'autre des zones enchevêtrées.
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.
- la distance qui sépare deux bâtonnets immédiatement adjacents est préférentiellement comprise 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 comprise entre 2 micromètres et 10 micromètres. D'autre part, cette fourchette permet de fabriquer facilement des optiques de projection apte à coopérer avec la source lumineuse et 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 placé à la surface de la couche de matière polymère.
Selon une caractéristique de l'invention, les bâtonnets de chacune des zones peuvent être alimentés à des intensités de courant différentes.
On pourra prévoir un système de contrôle de l'allumage distinct pour chacune des zones de la source de lumière.
L'invention concerne également un dispositif d'éclairage pour véhicule automobile, comprenant au moins une source de lumière telle qu'elle vient d'être présentée ci-dessus, et un système de projection de la lumière générée par la source de lumière.
Selon l'invention, l'optique de projection crée une image réelle, et éventuellement anamorphosée, d'une partie du dispositif, par exemple la source elle-même ou un cache, ou d'une image intermédiaire 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. Cette optique de projection peut consister en un ou plusieurs réflecteurs, ou bien en une lentille, ou encore en une combinaison de ces deux possibilités.
Le système de projection pourra être agencé pour présenter un foyer source non centré sur la source de lumière. Ceci permet notamment de projeter une image qui apparaît continue, en imagerie directe, sans nécessiter de prévoir un système de projection devant modifier l'image source avant d'être projetée. Ceci est particulièrement intéressant pour simplifier le dispositif proposé, notamment lorsqu'un muret opaque est disposé en saillie du substrat duquel s'étendent les bâtonnets pour réaliser une pixellisation optique réglementaire.
Selon l'invention, il est notable que les deux zones de bâtonnets définissent une surface éclairante de la source de lumière dont le bord périphérique définit un contour du faisceau lumineux projeté par le dispositif d'éclairage.
Tel qu'il vient d'être décrit, le dispositif prend place dans un véhicule automobile, aussi bien dans un projecteur avant, par exemple apte à émettre en combinaison un faisceau de type feu diurne et un faisceau de type lanterne, que dans un phare arrière, par exemple apte à émettre en combinaison un faisceau de type feu stop et un faisceau de type lanterne.
On applique selon l'invention 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. Et elle permet ici, par un raccordement électronique adéquat des bâtonnets, d'agencer la source en différentes zones enchevêtrées activables sélectivement pour réaliser plusieurs fonctions lumineuses avec une même source de lumière et une seule optique de projection.
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 selon l'invention, dans laquelle 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 une pluralité de bâtonnets électroluminescents parmi lesquels on a rendu visible en coupe une rangée de ces bâtonnets électroluminescents ; la figure 3 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 ; les figures 4a à 4d sont des exemples de disposition des bâtonnets électroluminescents sur une source selon l'invention ; et la figure 5 est une représentation schématique d'une disposition particulière de bâtonnets électroluminescents sur une source selon l'invention.
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 peuvent être 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 2 et 3.
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 2, 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 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. Les bâtonnets présentent une forme générale cylindrique, et ils peuvent notamment, tel qu'illustré sur la figure 2, présenter 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 2, 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 3.
Les bâtonnets électroluminescents 8 sont agencés en matrice à deux dimensions. Cet agencement pourrait être tel que les bâtonnets soient agencés en quinconce. De manière générale, les bâtonnets sont disposés à intervalles réguliers sur le substrat 10 et la distance de séparation de deux bâtonnets électroluminescents immédiatement adjacents, dans chacune des dimensions de la matrice, 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, mesurées entre deux axes longitudinaux 22 de bâtonnets adjacents, ne soient pas supérieures à 100 micromètres.
La source de lumière 1 à semi-conducteur peut comporter en outre, tel qu'illustré sur la figure 3, 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, étant entendu que dans le cas présent de l'invention, les bâtonnets sont configurés pour émettre des rayons lumineux de même longueur d'onde. On pourra prévoir 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 4,6 pouvant notamment être distinguables par des luminances différentes d'une zone à l'autre lorsqu'elles sont alimentées par le même courant, enchevêtrées les unes par rapport aux autres.
Sur la figure 2 et sur les exemples des figures 4, 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. On va maintenant décrire plusieurs exemples de réalisation d'enchevêtrement des zones.
Dans chacune de ces zones 4,6 sont disposés une pluralité de bâtonnets électroluminescents 8 de dimensions submillimétriques, les bâtonnets associés respectivement à chacune des zones étant connectés électriquement pour que les zones soient activables sélectivement en allumage et/ou extinction. On prévoit que la distance de séparation entre un bâtonnet participant d'une première zone 4 et un bâtonnet directement adjacent et participant d'une deuxième zone 6 soit sensiblement égale à la distance de séparation de deux bâtonnets d'une même zone de la source de lumière, cette distance de séparation, mesurée entre deux axes longitudinaux de bâtonnets électroluminescents, étant 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.
Il peut être intéressant que les deux zones 4,6 de la source de lumière à semiconducteur présentent des luminances distinctes, notamment dans le cadre d'une application à un dispositif d'éclairage et/ou de signalisation dans lequel on prévoit de réaliser deux fonctions d'éclairage avec la même signature, c'est-à-dire avec la même surface de sortie de la lumière.
On pourra prévoir deux types d'enchevêtrement : un premier type dans lequel les zones 4,6 enchevêtrées sont principalement disposées côte à côte et partagent une bande intermédiaire 5 dans laquelle des bâtonnets appartenant à l'une et à l'autre des zones sont alternés, et un deuxième type dans lequel les zones 4,6 sont mêlées de façon plus aléatoire et/ou de façon plus intrusive, c'est-à-dire qu'au moins une première 4 des zones peut présenter une sous-zone 50, raccordée électriquement au reste de la première zone, qui est complètement logée à l'intérieur de la deuxième zone 6.
Le premier type d'enchevêtrement pourra notamment être utilisé dans le cas d'une application Code-Route, avec un dispositif qui 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 source de lumière, 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 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 simultanée des première et deuxième zone de bâtonnets 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, 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. Selon l'invention, on cherche à proposer un faisceau Route obtenu par combinaison de deux faisceaux complémentaire dans lequel la jonction entre les deux faisceaux complémentaires projetés est rendue le plus vague possible, afin de donner l'impression d'un faisceau continu. Dans le cas de cette application bi-fonction Code-Route, il convient de s'assurer que le faisceau Code soit réglementaire et que la coupure présente un contraste suffisant. On peut prévoir à cet effet une séparation physique, non émettrice, de la première zone 50 et de la deuxième zone 52, 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 50, 52 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 soient les plus jointives possible et que le muret puisse présenter une hauteur inférieure à 0,1 millimètre, et de préférence inférieure à 0,05 millimètre.
Le deuxième type d'enchevêtrement pourra notamment être utilisé dans le cas d'un dispositif lumineux à l'avant du véhicule qui émet, via l'activation d'au moins une première zone de bâtonnets, une fonction d'éclairage de type code, et qui peut intensifier le faisceau projeté par activation d'au moins une deuxième zone de bâtonnets, pour réaliser une deuxième fonction d'éclairage afin d'améliorer la portée du faisceau projeté dans certaines conditions de conduites. On pourra également prévoir un dispositif lumineux à l'arrière du véhicule qui émet, via l'activation d'au moins une première zone de bâtonnets, une fonction de signalisation de type lanterne émettant un feu rouge de signalisation du véhicule, et qui peut intensifier le faisceau projeté par activation d'au moins une deuxième zone de bâtonnets, pour réaliser une deuxième fonction de signalisation lors d'une situation de freinage. Dans ce dernier cas notamment, on pourra jouer sur la dimension des surfaces de bâtonnets associés à telle ou telle zone en tenant compte de la différence d'intensité lumineuse requise entre les fonctions. A titre d'exemple, la fonction stop nécessite une intensité lumineuse dix fois plus grande que l'intensité requise pour la fonction lanterne, de sorte qu'on pourra prévoir une surface de bâtonnets associés à la réalisation de la fonction stop dix fois plus grande que la surface de bâtonnets associés à la réalisation de la fonction lanterne. Dans les deux cas précédemment cités, les première et deuxième zones sont enchevêtrées de sorte que l'observateur extérieur perçoit le passage d'une fonction à l'autre comme une intensification du faisceau projeté, et non pas comme un allumage d'une source de lumière distincte spécifiquement dédiée à la deuxième fonction d'éclairage et/ou de signalisation. Avantageusement, le substrat est commun à l'ensemble des bâtonnets composant les différentes zones de la source de lumière à semi-conducteur. Le caractère jointif de cet agencement est particulièrement intéressant, notamment dans le cas d'un enchevêtrement des zones de bâtonnets, pour l'obtention d'un flux homogène lorsque les deux zones de la source de lumière à semi-conducteur sont activées simultanément. On a représenté sur les graphes de la figure 4 des exemples de disposition des zones
4,6 de bâtonnets électroluminescents 8. Les figures 4a et 4b représentent des dispositions régulières, en bandes successives. Chaque bande forme une sous-zone 50,52, soit d'une première zone 4 de bâtonnets, soit d'une deuxième zone 6 de bâtonnets, et une sous-zone 50 de la première zone 4 est entourée de sous-zones 52 de la deuxième zone 6. Les bâtonnets électroluminescents 8 d'une sous-zone 50 de la première zone 4 sont raccordés électriquement ensemble, et un pont de connexion électrique 54, est prévu pour relier entre elles chacune des sous-zones 50 de la première zone 4. Et l'on comprend que la deuxième zone 6 est connectée électriquement de la même façon. Ainsi, lorsque les zones de bâtonnets sont activées, l'ensemble des bâtonnets la composant, qu'ils soient ou non entourés par des bâtonnets participant à une autre zone, est alimenté au même courant électrique. L'intensité lumineuse émise par la première zone est avantageusement différente de celle de la deuxième zone, et si la surface couverte par les première et deuxième zones sont identiques, comme cela est le cas dans l'illustration des figures 4a et 4b, on pourra faire varier cette intensité d'une zone à l'autre en jouant sur l'intensité du courant d'alimentation, ce qui est rendu possible par le fait que ces deux zones sont raccordées électriquement distinctement l'une de l'autre, ou bien en jouant sur la densité/et ou la hauteur des bâtonnets dans chacune des zones et sous-zones.
Sur la figure 4c, les zones émettrices 4,6 n'ont pas la même taille et elles ne présentent pas le même nombre de bâtonnets électroluminescents 8 de dimensions submillimétriques. Chaque zone est composée de sous-zones disposées les unes autour des autres de sorte qu'une sous-zone 50 de la première zone 4 est entourée par une sous-zone 52 de la deuxième zone 6, et qu'au moins une sous-zone 52 de la deuxième zone 6 est entourée par une sous-zone 50 de la première zone 4. Dans le cas illustré, les strates successives présentent la forme de carrés disposés les uns autour des autres, mais on pourrait prévoir que les bâtonnets soient agencées en sous-zones sensiblement circulaires agencées concentriquement sur le centre de la source de lumière. Là encore, un pont de connexion électrique 54 est à prévoir entre chaque sous-zone d'une même zone de bâtonnets.
On pourrait prévoir, aussi bien dans ce cas que dans les cas de zones agencées en bandes enchevêtrées, que le nombre de zones raccordées électriquement indépendant les unes des autres est supérieur à deux, afin notamment de réaliser plus de deux fonctions d'éclairage et/ou de signalisation dans le même dispositif.
Tel qu'illustré sur la figure 4d, l'enchevêtrement des zones 4,6 peut être réalisée par des formes intrusives de sous-zones de bâtonnets 8 à l'intérieur d'une étendue propre à une autre zone de bâtonnets, mais avec des bâtonnets d'une même zone raccordés de proche en proche, sans qu'il soit dès lors nécessaire de prévoir un pont de raccordement électrique entre des sous-zones séparées l'une de l'autre. Une telle disposition facilite le raccordement électrique de l'ensemble.
Un mode de réalisation particulier de l'invention est illustré sur la figure 5. Deux zones 4,6 de bâtonnets 8 sont disposées en regard l'une de l'autre, et une bande intermédiaire 5 de bâtonnets s'étend entre les deux zones. La largeur de cette bande intermédiaire est définie par un nombre de rangées de bâtonnets formant l'enchevêtrement des deux zones. On détermine d'une part le bâtonnet de la deuxième zone 6 qui s'étend le plus à l'intérieur de la première zone 4, et d'autre part le bâtonnet de la deuxième zone 4 qui s'étend le plus à l'intérieur de la deuxième zone 6, et la bande intermédiaire est définie comme la bande incluant ces deux extrémités. Dans l'exemple illustré, la bande intermédiaire 5 a une largeur de deux rangées de bâtonnets. L'enchevêtrement des zones est concentré dans la largeur de cette bande intermédiaire 5, et tel que cela est illustré, cet enchevêtrement peut consister en une forme à créneaux, réalisés par les deux zones qui s'imbriquent, sur leur côté jointif, l'une dans l'autre. Ce mode de réalisation est particulièrement intéressant dans le cas d'une application bi- fonction Code-Route notamment. Il pourra être intéressant de combiner la réalisation particulière de la source de lumière et l'agencement des bâtonnets qui la composent, avec un enchevêtrement de zones, avec une disposition de cette source légèrement décalée par rapport à la surface focale de l'optique de projection. Ainsi, on projette un faisceau dans lequel la démarcation entre les différentes sous-zones formant l'enchevêtrement est moins nette, ce qui participe à l'homogénéité apparente du faisceau projeté. On pourra également prévoir, en variante ou en combinaison, un système optique comportant un ou plusieurs dioptres, en réflexion et/ou en réfraction, permettant là encore de diffuser la lumière émise par chaque bâtonnet et rendre le faisceau lumineux plus homogène.
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 et enchevêtrées au moins partiellement les unes dans les autres. En tout état de cause, l'invention ne saurait se limiter au mode de réalisation spécifiquement décrit dans ce document.

Claims

REVENDICATIONS
1. Source de lumière à semi-conducteur comprenant une pluralité de bâtonnets électroluminescents (8) de dimensions submillimétriques parmi lesquels on peut distinguer au moins deux zones (4, 6) de bâtonnets activables sélectivement, les deux zones étant enchevêtrées sur au moins une partie de ladite source de lumière (1)·
2. Source de lumière selon la revendication 1, caractérisé en ce que les bâtonnets électroluminescents (8) s'étendent depuis un même substrat (10).
3. Source de lumière selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la hauteur d'un bâtonnet électroluminescent (8) est comprise entre 1 et 10 micromètres.
4. Source de lumière selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la distance qui sépare deux bâtonnets électroluminescents (8) immédiatement adjacents est au minimum égale à 2 micromètres.
5. Source de lumière selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les au moins deux zones (4, 6) de bâtonnets (8) présentent des luminances distinctes.
6. Source de lumière selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les première (4) et deuxième (6) zones comprennent chacune une pluralité de sous- zones (50, 52), l'enchevêtrement résultant d'une alternance des sous-zones de la première et de la deuxième zones.
7. Source de lumière selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les première et deuxième zones sont agencées de sorte qu'au moins une sous-zone (50) de la première zone (4) est entourée d'une sous-zone (52) de la deuxième zone (6).
8. Source de lumière selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les première et deuxième zones sont agencées de sorte qu'au moins une sous-zone (52) de la deuxième zone (6) est entourée d'une sous-zone (50) de la première zone (4).
9. Source de lumière selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les bâtonnets électroluminescents (8) sont agencés en une pluralité de rangées, et en ce qu'au moins une rangée de ces bâtonnets comprend au moins une double alternance de zones.
10. Source de lumière selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'une bande intermédiaire (5) d'au moins deux rangées de bâtonnets électroluminescents (8) est formé entre la première zone (4) et la deuxième zone (6), ladite au moins une double alternance de zones étant réalisée uniquement sur cette bande intermédiaire entre les deux zones.
11. Source de lumière selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les première (4) et deuxième (6) zones de bâtonnets sont aptes à émettre une lumière de même longueur d'onde, et en ce qu'un dispositif de conversion de longueur d'onde est apte à traiter la lumière émise par l'une et/ou l'autre des zones enchevêtrées.
12. Dispositif d'éclairage pour véhicule automobile, comprenant au moins une source de lumière (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 11 et un système de projection (2) de la lumière générée par la source de lumière.
13. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le système de projection (2) présente un foyer source non centré sur la source de lumière (1).
14. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 12 ou 13, caractérisé en ce que les deux zones (4, 6) de bâtonnets (8) définissent une surface éclairante de la source de lumière (1) dont le bord périphérique définit un contour du faisceau lumineux projeté par le dispositif.
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