WO2017025444A1 - Dispositif d'eclairage et/ou de signalisation pour vehicule automobile - Google Patents

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WO2017025444A1
WO2017025444A1 PCT/EP2016/068695 EP2016068695W WO2017025444A1 WO 2017025444 A1 WO2017025444 A1 WO 2017025444A1 EP 2016068695 W EP2016068695 W EP 2016068695W WO 2017025444 A1 WO2017025444 A1 WO 2017025444A1
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WO
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zone
zones
light source
rods
luminance
Prior art date
Application number
PCT/EP2016/068695
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English (en)
Inventor
Pierre Albou
Vanesa Sanchez
Etienne Pauty
Original Assignee
Valeo Vision
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Publication date
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—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
    • H01L33/02—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
    • 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
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/60—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by a variable light distribution
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/60—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by a variable light distribution
    • F21S41/65—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by a variable light distribution by acting on light sources
    • F21S41/663—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by a variable light distribution by acting on light sources by switching light sources
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2105/00—Planar light sources
    • F21Y2105/10—Planar light sources comprising a two-dimensional array of point-like light-generating elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2105/00—Planar light sources
    • F21Y2105/10—Planar light sources comprising a two-dimensional array of point-like light-generating elements
    • 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.
  • One solution for obtaining such intensity-change beams consists in the use of a plurality of light-emitting diodes placed in proximity and whose supply current is varied, for example by pulse width modulation, known in particular under the acronym PWM, in order to best reproduce in the beam intensity profile, for example in the form of a bell, requested by the optical need.
  • PWM pulse width modulation
  • This solution has several disadvantages, among which include the complexity of the control of the power supply or the operating temperature of the light emitting diode controlled in this way.
  • the invention aims to propose a lighting and / or signaling device that allows the use of a simple projection optics, a simple power supply, while allowing to propose a beam meeting the requirements of the regulations. .
  • the subject of the invention is a lighting and / or signaling device for a motor vehicle, in which there is provided a semiconductor light source comprising a plurality of electroluminescent rods of submillimetric dimensions and an optical device adapted to image the light source on the outside of 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 light source comprises at least two zones comprising selectively activatable electroluminescent rods, the device being configured to supply the two zones with the same electric current.
  • the two zones are configured so that they have a luminance different from each other when they are powered by the same electric current, the optics being common to both zones.
  • the luminance is different from one zone to another, it being understood that, by luminance of the zone, the average luminance is expressed over a significant number of rods, and for example at least five rods, of the corresponding zone.
  • 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. It will be understood that 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.
  • a direct image which consists of the projection to infinity of a faithful image of the light source.
  • an electroluminescent rod source makes it easy here, by playing in particular on the density and / or on the height which increases or decreases the surface of light emission, to propose a source to be imaged which can present numerous variations. local luminance without the need for complex feeding means.
  • the electroluminescent rods present in the light source are grouped into at least two selectively activatable zones, said rods being arranged on the light source so as to generate, for a current of given power supply, on the one hand a luminance homogeneous in each of said zones, and secondly a luminance different from one zone to another.
  • provision may furthermore be made for the light source to comprise a third activatable zone selectively configured to have a different luminance when the third zone is supplied with the same electric current as the first and second zones.
  • the light source comprises a plurality of groups of rod zones, each group of zones being fed with the same electric current and comprising at least two different luminance rod zones when they are powered by this same electric current, the device being configured to supply the zone groups with different electric currents.
  • the number of zone groups is at most equal to one third of the number of zones.
  • the number of groups of zones will be substantially equal to one fifth of the number of zones, for example 2 groups of zones for 10 identified zones of rods, and it can be provided that the number of zone groups is substantially equal to tenth of the number of zones. This makes it possible to limit the number of different currents to be provided for producing an image to be projected at the numerous variations in light intensity.
  • each zone comprises at least five scent electroluminescent rods.
  • 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 characteristic can be taken alone or in combination with the others: 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 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.
  • the semiconductor light source comprising a plurality of submillimeter-sized electroluminescent rods further comprises a layer of a polymeric 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.
  • the size of the illuminating surface of each of the zones or groups of zones of the light source can be varied by modifying the number of protruding rods of the substrate associated with one or other of the zones, or by modifying the number of rods electrically connected to each other. According to various features of the invention, provision may be made for:
  • the density and / or the height of the rods is substantially constant within the same zone
  • the distinct luminances of two zones for the same electric current are obtained by a density of arrangement and / or an average height of the rods different from one zone to another;
  • a first zone may be arranged substantially in the center of the light source and at least one second zone may be peripheral to the central zone; and the luminance of the central zone is larger than the luminance of the peripheral zone. It can also be provided that the second peripheral zone is decomposed into several sub-zones of the same size as the first central zone, the luminance of the different sub-zones of the second peripheral zone decreasing as the distance of the central area.
  • a wall extends projecting from the substrate between the rods to physically separate two zones or two groups of zones;
  • the optics adapted to image the light source outside the vehicle consists of one or more reflectors and / or one or more lenses; 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 different light emitting rod areas define an illuminating surface of the light source whose peripheral edge defines a contour of the light beam imaged outside the vehicle by the light device; the different zones receive the same supply current, the different zones being controlled selectively only on switching on and off.
  • 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 make them visible, said source being oriented so that the rays emitted by the rods are directly directed to an optical setting in the form of rays;
  • 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;
  • 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 make them visible, said source being oriented so that the rays emitted by the rods are directly directed to an optical setting in the form of rays;
  • 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;
  • FIG. 3 is a schematic representation in perspective 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 distributed in at least three distinct zones; and
  • Figure 8 is a top view of a rod grid forming a light source according to a particular embodiment of the invention, said rods being grouped into zones forming pixels of said grid.
  • 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 distinct from one zone to another when they are powered by the same electrical current.
  • 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 produced 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 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. When 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 end face 26.
  • each electroluminescent rod acts as a single light-emitting diode and that 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 hand by the size of the illuminating surface defined by the circumferential wall and which therefore extends over the whole circumference, and the whole height, of the stick.
  • the circumferential wall 28 of an electroluminescent rod 8, corresponding to the gallium nitride shell, is covered by a transparent conductive oxide (OCT) layer 29 which forms the anode of each rod complementary to the cathode formed by the substrate. .
  • OCT transparent conductive oxide
  • 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, it is expected that 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.
  • 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 a same source. from light.
  • 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 22 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 being 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 converting at least a portion of said absorbed excitation light into an emission light having a wavelength different from that of the excitation light. It can be provided without distinction whether the wavelength conversion means are embedded in the mass of the polymer 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 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 a zone of light. other when these areas are electrically powered by the same current.
  • 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 can extend projecting from the substrate according to a determined configuration, or can 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 electrical connection 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.
  • at least these two zones are electrically connected to be powered by the same electric supply current, without the provision of a pulse width modulation means on this supply circuit.
  • the zones are fed with a determined electric current, constant for each of the zones, and these zones are selectively activatable only at ignition and / or extinction. It should be noted that the fact that only the ignition and extinguishing information flows in the vehicle channels, without the current intensity information to be modulated, makes it possible to improve the speed of transmission of information and the responsiveness of the light device to different driving situations.
  • FIG. 2 shows the separation distance d 3, in the first transverse direction, between a rod of the first zone 34 and a directly adjacent rod and the second zone 36. It is agreed that this separation distance d 3, 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 each stick 8 can leave the matrix of electroluminescent rods, and it is sought to have a separation distance d3 between two rods of two different sources which is substantially equal to the separation distance dl or d2 of two rods of the same zone of the light source.
  • the two zones of the semiconductor light source have distinct luminances while they are powered by the same electric current, and this can be of particular interest in the context of an application to a "bi" device.
  • -function ", ie capable of performing two distinct lighting functions it is more particularly an application in which 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 the simultaneous activation of the first and second zones of rods, the activation of the rods of the second zone generating a complementary beam to the beam formed by the activation of the rods of the first zone to achieve by combining the beam road type.
  • 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, this luminance distribution curve is approximated by different steps 52 which determine, for a given area of the source, a luminance value. constant. 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 containing 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 of submillimetric dimensions 8 in each of the zones is advantageously uniform.
  • the multiplication of these areas of electroluminescent rods makes it possible to propose a light source whose luminance can vary considerably from one end to the other of the source, without however that the variations of luminance from one zone to another are too much important.
  • a majority of these zones, and advantageously all of these zones are electrically connected to the same electric current and that it is the density and / or the average height of the rods that make up these areas that make it possible to change the luminance from one zone to another.
  • 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 emitting zones are not the same size and they do not have the same number of electroluminescent rods of submillimeter dimensions.
  • the first zone 34 is smaller 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.
  • the two 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 provision of the so-called axial source, along the optical axis.
  • the second zone that is to say the largest zone of the two zones of the light source, to have 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. It can be provided as an alternative embodiment that the zones are joined at one of their long side, in a so-called transverse arrangement of the light source.
  • the different zones of the light source are selectively activatable from each other, only in ignition and / or extinction. It will be possible in particular to provide that one of these zones, when activated, emits rays that form, after projection by the associated optics, a complementary beam of an initial beam projected when it is another zone of the emitting part. which is activated, and we can thus realize a beam complementary light intensity different from that of the initial beam.
  • 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. These complementary beams are superimposed to form a regulatory light beam for a motor vehicle.
  • the semiconductor light source comprises at least two different respective luminance areas when these at least two zones are activated and fed with the same electric current.
  • these areas may or may not be electronically separated, depending on whether or not the intended lighting function (s) require (or not) a delayed ignition of the zones, and these areas may or may not be separated.
  • optically depending on whether or not the projected beam has optical contrast.
  • FIG. 7 illustrates a particular embodiment of the invention according to which the semiconductor source comprises three zones Z1, Z1 and Z2 with variable luminance.
  • the zones are concentric and arranged so that a first central zone ZI is successively surrounded by at least one intermediate zone Zi 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 with variable luminance, whereas the whole of the source, and therefore each of these areas, is powered by the same electric current.
  • the luminance varies from one zone to another as has been specified above, by densities and / or heights of rods different from one zone 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.
  • 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 central subzone ZI is greater than the rod density in the other subareas of the source, and the rod density in the intermediate subzone Zi is larger than the density of the subzone. rods in the outer subzone Z2.
  • the luminance of each sub-zone is different from the luminance of the immediately adjacent sub-zone (s), when they are fed by the same electrical current.
  • the luminance of the zone, or sub-zone, intermediate Zi has a value between the luminance value of the first zone, or central sub-zone, ZI, and the luminance value of the second zone, or sub-zone outside area, Z2. It can be expected to give an impression of progressivity, of continuity, in the evolution of the luminance from the central zone ZI towards the outer zone Z2, while maintaining a uniform density of the rods (or a uniform height in the case where the variation luminance is obtained by different rod heights), by multiplying the number of intermediate sub-zones, in number greater than the number of zones theoretically determined by the number of approximation steps of the luminance distribution curve to be respected. For example, it is expected that the electroluminescent rods are grouped into at least ten distinct luminance zones.
  • the invention thus makes it possible to apply direct imaging for pixellated sources, that is to say with a very large number of zones with variable luminance from one zone to another.
  • pixellated sources that is to say with a very large number of zones with variable luminance from one zone to another.
  • FIG. 8 Such a particular embodiment of the invention is particularly illustrated in FIG. 8.
  • the light source is decomposed into a multitude of zones, here one hundred and sixty-eight divided into 12 rows and 14 columns.
  • the position of each zone in the source is referred to by a relative reference to the line and the corresponding column, namely that the zone Zy corresponds to the zone forming the pixel of the i-th line and j-th column.
  • the light source comprises at least two zones, for example Z li2 and Z 2> 2 , which have a different luminance when they are fed by the same electric current.
  • Zones may furthermore, on the whole, have the same luminance, whether they are arranged next to each other, for example the zones Z 2, i and Z 3i 3 , or separated by other zones of different luminance, for example zones Z 2 , i and Z 2> 3 separated by zone Z 2> 2 .
  • the size of an area is defined relative to the electroluminescent rods, so that each zone has at least five electroluminescent rods.
  • each zone of a group being supplied with the same electric current.
  • two groups G1 and G2 are illustrated in FIG. 8, the first group G1 having nine zones here while the second group G2 having six zones.
  • the groups of zones are supplied with different electric currents, it being understood that in accordance with the invention, at least two zones of the same group have different luminances while they are powered by the same Electric power.
  • the number of zone groups is at most equal to one third of the number of zones.
  • the number of groups of zones will be substantially equal to one fifth of the number of zones, for example 2 groups of zones for 10 identified zones of rods, and it can be provided that the number of zone groups is substantially equal to tenth of the number of zones.
  • a maximum of sixteen groups should be provided.
  • This separation may be formed by an opaque wall extending protruding from the substrate between the electroluminescent rods arranged at the edge of each zone.
  • this zone darkened by the wall is reduced to the maximum, that is to say that the zones are as close as possible and the wall may 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.
  • a semiconductor source comprising electroluminescent rods and a single projection optical element, that is to say for example a convergent lens and / or a parabolic mirror, whose surfaces are not complicated to adapt and deform the source image.
  • 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.

Abstract

Un dispositif lumineux pour véhicule automobile comporte une source de lumière (1) à semi-conducteur, comprenant une pluralité de bâtonnets électroluminescents (8) de dimensions submillimétriques, et une optique (2) adaptée pour imager la source de lumière à l'extérieur du véhicule. La source de lumière comprend au moins une première zone (34) et une deuxième zone (36) de bâtonnets activables sélectivement, le dispositif étant configuré pour alimenter les deux zones par un même courant électrique, les deux zones étant configurées de telle sorte qu'elles ont une luminance différente l'une de l'autre lorsqu'elles sont alimentées par le même courant électrique, l'optique de projection étant commune aux deux zones.

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, alors que les faisceaux lumineux demandés par la réglementation ne sont habituellement pas uniformes et présentent des zones d'intensité variable.
Une solution pour l'obtention de tels faisceaux à variations d'intensité consiste en l'utilisation de plusieurs diodes électroluminescentes mises en proximité et dont on fait varier le courant d'alimentation, par exemple par modulation de largeur d'impulsion, connu notamment sous l'acronyme anglais PWM, ceci afin de reproduire au mieux dans le faisceau le profil d'intensité, par exemple en forme de cloche, demandé par le besoin optique. Cette solution présente plusieurs inconvénients, parmi lesquels notamment la complexité du pilotage de l'alimentation ou la température de fonctionnement de la diode électroluminescente pilotée de la sorte.
L'invention vise à proposer un dispositif d'éclairage et/ou de signalisation qui permette l'utilisation d'une optique de projection simple, d'une alimentation de courant 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, dans lequel on prévoit une source de lumière à semi-conducteur comprenant une pluralité de bâtonnets électroluminescents de dimensions submillimétriques 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, la source de lumière comporte au moins deux zones comprenant des bâtonnets électroluminescents et activables sélectivement, le dispositif étant configuré pour alimenter les deux zones par un même courant électrique. Les deux zones sont configurées de telle sorte qu'elles ont une luminance différente l'une de l'autre lorsqu'elles sont alimentées par le même courant électrique, l'optique étant commune aux deux zones.
La luminance est différente d'une zone à l'autre, étant entendu que par luminance de la zone, on parle de la luminance moyenne sur un nombre significatif de bâtonnets, et par exemple au moins cinq bâtonnets, de la zone correspondante.
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. L'utilisation d'une source à bâtonnets électroluminescents permet ici de facilement, en jouant notamment sur la densité et/ou sur la hauteur qui augmente ou diminue la surface d'émission lumineuse, de proposer une source à imager qui peut présenter des nombreuses variations de luminance locale, sans que soit pour cela nécessaire des moyens d'alimentation complexes.
En d'autres termes, on prévoit selon l'invention que les bâtonnets électroluminescents présents dans la source de lumière sont regroupés en au moins deux zones activables sélectivement, lesdits bâtonnets étant agencés sur la source de lumière de manière à générer, pour un courant d'alimentation donné, d'une part une luminance homogène dans chacune desdites zones, et d'autre part une luminance différente d'une zone à l'autre.
Selon l'invention, on pourra en outre prévoir que la source de lumière comprend une troisième zone activable sélectivement configurée pour avoir une luminance différente lorsque la troisième zone est alimentée par le même courant électrique que les première et deuxième zones.
On pourra prévoir également de configurer les bâtonnets de sorte que la source de lumière comprenne une pluralité de groupes de zones de bâtonnets, chaque groupe de zones étant alimenté avec un même courant électrique et comprenant au moins deux zones de bâtonnets de luminance différentes lorsqu'elles sont alimentées par ce même courant électrique, le dispositif étant configuré pour alimenter les groupes de zones avec des courants électriques différents. Le nombre de groupes de zones est au plus égal au tiers du nombre de zones. A titre d'exemple, le nombre de groupes de zones sera sensiblement égal au cinquième du nombre de zones, par exemple 2 groupes de zones pour 10 zones identifiées de bâtonnets, et on pourra prévoir que le nombre de groupes de zones soit sensiblement égal au dixième du nombre de zones. Ceci permet de limiter le nombre de courants différents à prévoir pour la réalisation d'une image à projeter aux nombreuses variations d'intensité lumineuse.
On pourra notamment prévoir que chaque zone comporte au moins cinq bâtonnets électrolumine scents .
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.
- 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 entre 2 micromètres et 10 micromètres.
D'autre part, cette fourchette permet de fabriquer facilement des optiques adaptée 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 semiconducteur 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 ou des groupes de 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, ou en modifiant le nombre de bâtonnets électriquement raccordés entre eux. Selon différentes caractéristiques de l'invention, on pourra prévoir que :
- la densité et/ou la hauteur des bâtonnets est sensiblement constante au sein d'une même zone ;
- les luminances distinctes de deux zones pour un même courant électrique sont obtenues par une densité de disposition et/ou une hauteur moyenne des bâtonnets différente(s) d'une zone à l'autre ;
Selon une caractéristique de l'invention, une première zone peut être aménagée sensiblement au centre de la source de lumière et au moins une deuxième zone peut être périphérique de la zone centrale ; et la luminance de la zone centrale est plus importante que la luminance de la zone périphérique. On pourra également prévoir que la deuxième zone périphérique est décomposée en plusieurs sous-zones de même taille que la première zone centrale, la luminance des différentes sous-zones de la deuxième zone périphérique allant en décroissant au fur et à mesure de l'éloignement de la zone centrale.
Selon différentes caractéristiques de l'invention, prises seules ou en combinaison, on pourra prévoir que :
- une paroi s'étend en saillie du substrat entre les bâtonnets pour séparer physiquement deux zones ou deux groupes de zones ;
- l'optique adaptée pour imager la source de lumière à l'extérieur du véhicule consiste en un ou plusieurs réflecteur(s) et/ou en un ou plusieurs lentille(s) ; 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 différentes 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 ; - les différentes zones reçoivent un même courant d'alimentation, les différentes zones étant commandées sélectivement uniquement en allumage et extinction.
Un tel dispositif lumineux pourra notamment consister en un projecteur avant de véhicule automobile. 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 visibles, 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 au moins trois zones distinctes ; et la figure 8 est une vue de dessus d'une grille de bâtonnets formant une source de lumière selon un mode de réalisation particulier de l'invention, lesdits bâtonnets étant regroupés en des zones formant des pixels de ladite grille.
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 lorsqu'elles sont alimentées par le même courant électrique. 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 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 (OCT) 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 22 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 lorsque ces zones sont alimentées électriquement par un même courant.
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 raccordement électrique 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 connectés électriquement pour que les zones soient activables sélectivement, de part et d'autre de la séparation 37. Selon l'invention, on prévoit qu'au moins ces deux zones soient connectés électriquement pour être alimentées par un même courant électrique d'alimentation, sans que soit prévu sur ce circuit d'alimentation des moyens de modulation de largeur d'impulsion. Les zones sont alimentées à un courant électrique déterminé, constant pour chacune des zones, et celles-ci ne sont activables sélectivement qu'en allumage et/ou extinction. Il convient de noter que le fait que seule l'information d'allumage et d'extinction circule dans les canaux du véhicule, sans l'information d'intensité de courant à moduler, permet d'améliorer la vitesse de transmission des informations et la réactivité du dispositif lumineux aux différentes situations de conduite.
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. II est notable que les deux zones de la source de lumière à semi-conducteur présentent des luminances distinctes alors qu'elles sont alimentées par le même courant électrique, et cela peut notamment être intéressant 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 Bl 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 uniforme. La multiplication de ces zones de bâtonnets électroluminescents permet de proposer une source de lumière dont la luminance peut fortement varier d'une extrémité à l'autre de la source, sans toutefois que les variations de luminance d'une zone à l'autre soient trop importantes. Là encore, il est notable selon l'invention qu'une majorité de ces zones, et avantageusement la totalité de ces zones, soient raccordées électriquement au même courant électrique et que ce soit la densité et/ou la hauteur moyenne des bâtonnets qui composent ces zones qui permettent de faire évoluer la luminance d'une zone à l'autre.
On comprend que l'on pourra choisir parmi l'une ou l'autre de ces options (densité ou hauteur des bâtonnets) 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, 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 petite 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 deuxième 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, uniquement en allumage et/ou extinction. 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 initial projeté lorsque c'est une autre zone de la partie émettrice qui est activée, et on pourra ainsi réaliser un faisceau complémentaire d'intensité lumineuse différente de celle du faisceau initial. 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.
Selon les différents modes de réalisation de l'invention, on prévoit que la source de lumière à semi-conducteur comporte au moins deux zones de luminance respectives différentes lorsque ces au moins deux zones sont activées et alimentées avec un même courant électrique. Selon les applications visées, ces zones peuvent ou non être séparées électroniquement, selon que la ou les fonction(s) d'éclairage visée(s) nécessite(nt) ou non un allumage différé des zones, et ces zones peuvent ou non être séparées optiquement, selon que le faisceau projeté doive ou non présenter un contraste optique.
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 ZI, Zi et Z2 à luminance variable. Les zones sont concentriques et agencées de sorte qu'une première zone centrale ZI est entourée successivement d'au moins une zone intermédiaire Zi 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 à luminance variable, alors que l'ensemble de la source, et donc chacune de ces zones, est alimentée par un même courant électrique. La luminance varie 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 ZI 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 Zi est plus importante que la densité de bâtonnets dans la sous-zone extérieure Z2. 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), lorsqu'elles sont alimentées par un même courant électrique. Notamment, la luminance de la zone, ou sous-zone, intermédiaire Zi a une valeur comprise entre la valeur de luminance de la première zone, ou sous-zone centrale, ZI, et la valeur de luminance de la deuxième zone, ou sous-zone extérieure, Z2. On peut prévoir de donner une impression de progressivité, de continuité, dans l'évolution de la luminance depuis la zone centrale ZI vers la zone extérieure Z2, tout en conservant une densité uniforme des bâtonnets (ou une hauteur uniforme dans le cas où la variation de luminance est obtenue par des hauteurs de bâtonnets différentes), en multipliant le nombre de sous-zones intermédiaires, 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.
L'invention permet ainsi l'application d'imagerie directe pour des sources pixellisées, c'est-à-dire avec un très grand nombre de zones à la luminance variable d'une zone à l'autre. Un tel mode de réalisation particulier de l'invention est notamment illustré sur la figure 8. La source de lumière est décomposée en une multitude de zones, ici cent soixante-huit réparties en 12 lignes et 14 colonnes. On référence la position de chaque zone dans la source par une référence relative à la ligne et la colonne correspondante, à savoir que la zone Zy correspond à la zone formant le pixel de la i-ème ligne et j-ème colonne. La source de lumière comporte au moins deux zones, par exemple Zli2 et Z2>2, qui présentent une luminance différente lorsqu'elles sont alimentées par le même courant électrique. Des zones peuvent en outre, sur la totalité, présenter une même luminance, qu'elles soient disposées à côté l'une de l'autre, par exemple les zones Z2,i et Z3i3, ou séparées par d'autres zones de luminance différente, par exemple les zones Z2,i et Z2>3 séparées par la zone Z2>2. On définit la taille d'une zone par rapport aux bâtonnets électroluminescents, de sorte que chaque zone comporte au moins cinq bâtonnets électroluminescents.
On pourra prévoir également de regrouper les zones en une pluralité de groupes, chaque zone d'un groupe étant alimentée avec un même courant électrique. A titre d'exemple, on a illustré deux groupes Gl et G2 sur la figure 8, le premier groupe Gl comportant ici neuf zones tandis que le deuxième groupe G2 comporte six zones. On peut prévoir de la sorte d'alimenter les groupes de zones avec des courants électriques différents, étant entendu que conformément à l'invention, au moins deux zones d'un même groupe présentent des luminances différentes alors qu'elles sont alimentées par le même courant électrique. Le nombre de groupes de zones est au plus égal au tiers du nombre de zones. A titre d'exemple, le nombre de groupes de zones sera sensiblement égal au cinquième du nombre de zones, par exemple 2 groupes de zones pour 10 zones identifiées de bâtonnets, et on pourra prévoir que le nombre de groupes de zones soit sensiblement égal au dixième du nombre de zones. Dans l'exemple illustré, il conviendrait de prévoir au maximum seize groupes. Le regroupement des zones par groupe alimenté distinctement d'un autre groupe, et la luminance variable des zones au sein d'un même groupe avec un même courant électrique, permet la réalisation d'une image à projeter aux nombreuses variations d'intensité lumineuse, avec un nombre de courants différents limité et donc une simplification de l'architecture électronique associée. II peut être nécessaire dans les modes de réalisation représentés, notamment afin de respecter un contraste suffisant entre l'activation de telle ou telle fonction d'éclairage, de prévoir une séparation physique, non émettrice, d'au moins deux zones à luminances distinctes. Cette séparation pourra être formée par un muret opaque s' étendant en saillie du substrat entre les bâtonnets électroluminescents disposés à la bordure de chaque zone. Afin d'avoir un faisceau, par exemple Route, le plus homogène possible lorsque toutes les zones de la source de lumière sont activées, il est important que cette zone assombrie par le muret soit réduite au maximum, c'est-à-dire que les zones 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 semi- conducteur 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, obtenues avec une même alimentation électrique, offre une flexibilité sur la forme de la zone émettrice, non nécessairement rectangulaire, sur la luminance locale de l'émetteur, et ceci avec une connectique d'alimentation simple. Il convient notamment de prévoir des hauteurs et/ou une densité de répartition des bâtonnets spécifiques d'une zone à l'autre, chacune étant alimentée par le même courant électrique.
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 lumineux pour véhicule automobile, comprenant une source de lumière (1) à semi-conducteur comprenant une pluralité de bâtonnets électroluminescents (8) de dimensions submillimétriques, et une optique (2) adaptée pour imager la source de lumière à l'extérieur du véhicule, la source de lumière comprenant au moins une première zone (34,Z1, Zy) et une deuxième zone (36,Z2,Zy) activables sélectivement, le dispositif étant configuré pour alimenter les deux zones par un même courant électrique, les deux zones étant configurées de telle sorte qu'elles ont une luminance différente l'une de l'autre lorsqu'elles sont alimentées par le même courant électrique, l'optique de projection étant commune aux deux zones.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la source de lumière comprend une troisième zone (Zi,Zy) activable sélectivement configurée pour avoir une luminance différente lorsque la troisième zone est alimentée par le même courant électrique que les première et deuxième zones (Zl,Z2,Zy).
3. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la source de lumière comprend une pluralité de groupes (G1,G2) de zones, les zones (Zy) d'un même groupe étant alimentées avec un même courant électrique et étant configurées pour qu'au moins deux zones de ce même groupe soient de luminances différentes lorsqu'elles sont alimentées par ce même courant électrique, le dispositif étant configuré pour pouvoir alimenter les groupes de zones avec des courants électriques différents.
4. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le nombre de groupes (G1,G2) de zones est au plus égal au tiers du nombre de zones (Zy) de la source de lumière (1).
5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la pluralité de bâtonnets électroluminescents (8) s'étend en saillie d'un même substrat (10).
6. Source selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la hauteur d'un bâtonnet électroluminescent (8) est comprise entre 1 et 10 micromètres.
7. Source selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les luminances distinctes des au moins deux zones (34,36,Zl,Z2,Zi,Zy) sont obtenues par une densité de disposition et/ou une hauteur des bâtonnets électroluminescents (8) différente d'une zone à l'autre.
8. Source selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la densité et/ou la hauteur des bâtonnets électroluminescents (8) au sein d'une même zone (34,36,Zl,Z2,Zi,Zij) est constante.
9. Source selon l'une quelconque des revendications 2 à 8, caractérisé en ce que la distance qui sépare deux bâtonnets électroluminescents (8) immédiatement adjacents est au minimum égale à 2 micromètres.
10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une première zone (ZI) est aménagée sensiblement au centre de la source de lumière (1) et en ce qu'au moins une deuxième zone (Z2,Zi) est disposée à la périphérie de la première zone.
11. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la luminance de la première zone (ZI) est plus importante que la luminance de la au moins deuxième zone (Z2,Zi).
12. Dispositif selon l'une des revendications 10 ou 11, caractérisé en ce que la deuxième zone (Z2) est décomposée en plusieurs sous-zones (Zi), et en ce que la luminance des différentes sous-zones de la deuxième zone va en décroissant au fur et à mesure de l'éloignement de la première zone (ZI).
13. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une paroi s'étend en saillie du substrat entre les bâtonnets électroluminescents (8) pour séparer physiquement deux zones ou deux groupes de zones.
14. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'optique (2), adaptée pour imager la source de lumière à l'extérieur du véhicule, consiste en un ou plusieurs réflecteurs, et/ou une ou plusieurs lentilles.
15. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les différentes zones de bâtonnets électroluminescents (8) définissent une surface éclairante de la source de lumière (1) dont le bord périphérique définit un contour du faisceau lumineux projeté par l'optique (2).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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FR3075922B1 (fr) * 2017-12-22 2021-06-11 Valeo Vision Module lumineux a elements electroluminescents a coupure progressive

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1515368A2 (fr) * 2003-09-05 2005-03-16 Nichia Corporation Equipment et module d'éclairage pour véhicule et dispositif éléctroluminescent dudit
EP2058585A2 (fr) * 2007-11-07 2009-05-13 Zizala Lichtsysteme GmbH Source de lumière pour un phare de véhicule automobile ou unité d'éclairage d'un phare de véhicule automobile
WO2010014032A1 (fr) * 2008-07-07 2010-02-04 Glo Ab Del nanostructurée
US20130313514A1 (en) * 2012-05-23 2013-11-28 Samsung Electronics Co., Ltd. Semiconductor light emitting device
EP2752615A1 (fr) * 2011-09-01 2014-07-09 Koito Manufacturing Co., Ltd. Appareil de phare d'automobile
US20150155432A1 (en) * 2013-12-03 2015-06-04 Samsung Electronics Co., Ltd. Nano structure semiconductor light emitting device, and system having the same

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1515368A2 (fr) * 2003-09-05 2005-03-16 Nichia Corporation Equipment et module d'éclairage pour véhicule et dispositif éléctroluminescent dudit
EP2058585A2 (fr) * 2007-11-07 2009-05-13 Zizala Lichtsysteme GmbH Source de lumière pour un phare de véhicule automobile ou unité d'éclairage d'un phare de véhicule automobile
WO2010014032A1 (fr) * 2008-07-07 2010-02-04 Glo Ab Del nanostructurée
EP2752615A1 (fr) * 2011-09-01 2014-07-09 Koito Manufacturing Co., Ltd. Appareil de phare d'automobile
US20130313514A1 (en) * 2012-05-23 2013-11-28 Samsung Electronics Co., Ltd. Semiconductor light emitting device
US20150155432A1 (en) * 2013-12-03 2015-06-04 Samsung Electronics Co., Ltd. Nano structure semiconductor light emitting device, and system having the same

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