WO2019193074A1 - Dispositif lumineux à matrice monolithique de véhicule automobile pour écriture au sol - Google Patents

Dispositif lumineux à matrice monolithique de véhicule automobile pour écriture au sol Download PDF

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Sebastien ROELS
Marie Pellarin
Sophie Clade
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Valeo Vision
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    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]

Definitions

  • the invention relates to the technical field of lighting and signaling of a motor vehicle, particularly light devices for writing ground information for road users including pedestrians.
  • the projection of a light beam by a light device of a motor vehicle conventionally allows to illuminate the road with a global lighting and thus to increase the visibility in case of darkness, for example at night. This allows secure driving of the vehicle.
  • These lighting devices of a motor vehicle provide the conventional lighting and / or signaling functions, and in particular a high beam function also noted HB (acronym for "high beam"), a low beam function rated LB (acronym for "low beam”).
  • HB and LB functions are regulated, for example by ECE regulations.
  • the regulations require that the light beam of the LB function comprise a cut line comprising an oblique zone; the upper part of the oblique zone is called “shoulder” and the lower part of the oblique zone is called “kink”. Above the cut line, little or no light can be emitted. Below the cutoff line, light is emitted.
  • the light device can also perform localized lighting functions, for example project a pattern on the scene.
  • localized lighting functions for example project a pattern on the scene.
  • Such functions are known in the field of adaptive lighting (ADB).
  • ADB adaptive lighting
  • glare free lighting consisting for example of darkening an area corresponding to a vehicle coming from the front so as not to dazzle this other user.
  • DBL turn-lighting function
  • DBL turn-lighting function which modifies the illuminated area of the scene when the vehicle has a direction that is not rectilinear, for example in a corner or in a road intersection.
  • light devices comprising a laser source, a matrix of micro-mirrors for scanning the field to be illuminated and of writing on the ground and a device for converting the length of the light are known.
  • these devices are very expensive.
  • it would be difficult to multiply the laser sources because it is very complicated to combine the beams of different laser diodes so as to have a sufficiently small beam diameter at both the scanning system and the length conversion device. wave.
  • the invention therefore aims at obtaining a luminous device which brings new possibilities of layout and design, and compatible with a good compromise between lighting performance, in particular making it possible to double the luminous intensity of the center of the high beam function. while allowing the information ground writing, and having good heat dissipation.
  • the present invention proposes a light device for a motor vehicle, comprising a first module capable of projecting a first beam of road type, partial or complete, pixelated, a second module capable of projecting a second beam type write on pixelated road, and a third module capable of projecting a third cut-off beam (cross type).
  • the first, second and third modules are arranged so that the first and second beams overlap at least partially vertically; and the second and third beams overlap at least partially vertically.
  • module capable of making a pixelated beam including a module comprising:
  • a pixelated light source comprising a plurality of elementary emitters arranged in a matrix, each of the elementary emitters being selectively activatable to emit an elementary light beam; and an optical projection element associated with said pixelated light source for projecting each of said elementary light beams in the form of a pixel, the set of pixels forming said pixelated beam.
  • the pixelated light source is associated with a control unit capable of selectively controlling the luminous intensity of each pixel of the pixelated beam, and in particular selectively enabling or disabling each of the pixels of said pixelated beam, according to instructions from control received by the control unit.
  • the projection optical element is arranged so that the pixelated beam has a vertical amplitude of at least 5 ° and a horizontal amplitude of at least 5 °.
  • These horizontal and vertical amplitudes make it possible to ensure that the pixelated beam is projected onto a sufficiently wide area of the road to perform road writing functions by projecting a pattern into this pixelated beam, and in particular functions of ground marking, driving assistance and GPS information projection, or adaptive lighting functions requiring pixilation of the light beam and in particular non-dazzling high beam lighting functions
  • the optical projection element may thus comprise one or a combination of several of the following optical components: lens, reflector, guide, collimator, prism.
  • the pixelated light source may comprise at least 20 columns and at least 20 lines of elementary emitters, including at least 32 rows and columns of elementary emitters.
  • the elementary emitters and the projection optical element are arranged so that two neighboring pixels, that is to say two adjacent pixels on the same line or on the same column, are contiguous, that is to say that their adjacent edges are merged.
  • pixelated light source is also meant the set of at least one light source formed of at least one light emitting diode emitting light and a matrix of micro-mirrors (also known by the acronym DMD, for English Digital Micromirror Device) which directs the light rays from said at least one light source by reflection to an optical projection element.
  • an optical element can collect the rays of the at least one light source to concentrate and direct them to the surface of the matrix of micro-mirrors.
  • Each micro-mirror can pivot between two fixed positions, a first position in which the light rays are reflected towards the projection optical element, and a second position in which the light rays are reflected in a different direction from the projection optical element .
  • the two fixed positions are oriented in the same manner for all the micro-mirrors and form, with respect to a reference plane supporting the matrix of micro-mirrors, an angle a characteristic of the matrix of micro-mirrors, defined in its specifications.
  • This angle a is generally less than 20 ° and is usually about 12 °.
  • pixelated light source is also meant a laser scanning system in which a laser source emitting a laser beam to scanning devices configured to scan with the laser beam the surface of a wavelength converter element, which surface is imaged by an optical projection element.
  • the scanning of the beam is accomplished by the scanning devices at a speed great enough that the human eye does not perceive its displacement in the projected image.
  • the synchronized control of the ignition of the laser source and the scanning movement of the beam makes it possible to generate a pixelated light beam.
  • the scanning devices are a mobile micro-mirror, for scanning the surface of the wavelength converter element by reflection of the laser beam.
  • the micro-mirrors mentioned as scanning devices are for example MEMS type (for "Micro-Electro-Mechanical Systems" in English or microsystem electromechanical).
  • the invention is in no way limited to this scanning means and may use other kinds of scanning devices, such as a series of mirrors arranged on a rotating element, the rotation of the element generating a scanning of the transmission surface by the laser beam
  • pixelated light source is also meant a light emitting source (called “solid-state light source”).
  • the electroluminescent source comprises a plurality of elementary elements called light emitting elements arranged in a matrix according to at least two columns and two lines. Examples of electroluminescent elements include the light emitting diode (LED), the organic light-emitting diode (OLED) or the polymeric light emitting diode (PLED). acronym for "Polymer Light-Emitting Diode”), or the micro-LED.
  • the electroluminescent source comprises at least one matrix of monolithic electroluminescent elements, also called monolithic matrix.
  • the electroluminescent elements are grown from a common substrate and are electrically connected to be selectively activatable individually or by a subset of electroluminescent elements.
  • the substrate may be predominantly of semiconductor material.
  • the substrate may comprise one or more other materials, for example non-semiconductors.
  • each electroluminescent element or group of electroluminescent elements can form a light pixel and can emit light when its or their material is supplied with electricity.
  • the configuration of such a monolithic matrix allows the arrangement of selectively activatable pixels very close to each other, compared to conventional light-emitting diodes intended to be soldered to printed circuit boards.
  • the monolithic matrix comprises electroluminescent elements whose principal dimension of elongation, namely the height, is substantially perpendicular to a common substrate, this height being at most equal to one micrometer.
  • the monolithic matrix (s) capable of emitting light rays can be coupled to a control unit for the light emission of the pixelated source.
  • the control unit can thus control (we can also say control) the generation and / or the projection of a pixilated light beam by the light device.
  • the control unit can be integrated into the luminous device.
  • the control unit can be mounted on one or more of the dies, the assembly thus forming a light module.
  • the control unit may comprise a central processing unit coupled with a memory on which is stored a computer program which includes instructions for the processor to perform steps generating signals for controlling the light source.
  • the control unit can thus for example individually control the light emission of each pixel of a matrix.
  • the luminance obtained by the plurality of electroluminescent elements is at least 60Cd / mm 2 , preferably at least 80Cd / mm 2 .
  • the control unit can form an electronic device capable of controlling the electroluminescent elements.
  • the control unit can be an integrated circuit.
  • An integrated circuit also called electronic chip, is an electronic component reproducing one or more electronic functions and can integrate several types of basic electronic components, for example in a small volume (i.e. on a small plate). This makes the circuit easy to implement.
  • the integrated circuit may be for example an ASIC or an ASSP.
  • An ASIC (acronym for "Application-Specific Integrated Circuit") is an integrated circuit developed for at least one specific application (that is to say for a client). An ASIC is therefore a specialized integrated circuit (microelectronic). In general, it brings together a large number of unique or tailor-made features.
  • An ASSP (acronym for "Application Specifies Standard Product") is an integrated electronic circuit (microelectronics) grouping a large number of features to satisfy a generally standardized application.
  • An ASIC is designed for a more specific (specific) need than an ASSP.
  • the electricity supply of the monolithic matrices is performed via the electronic device, which itself is supplied with electricity using, for example, at least one connector connecting it to a source of electricity.
  • the source of electricity may be internal or external to the device according to the invention.
  • the electronic device supplies the light source with electricity. The electronic device is thus able to control the light source.
  • the light source comprises at least one monolithic matrix whose electroluminescent elements protrude from a common substrate from which they respectively grew.
  • electroluminescent elements can meet this definition of monolithic matrix, since the electroluminescent elements have one of their main dimensions of elongation substantially perpendicular to a common substrate and that the spacing between the pixels formed by a or more electroluminescent elements grouped together electrically, is small in comparison with the spacings imposed in known arrangements of flat square chips soldered on a printed circuit board.
  • the light source according to one aspect of the invention may comprise, as will be described in greater detail below, a plurality of elements electroluminescent electrodes different from the others and that are grown individually from the substrate, being electrically connected to be selectively activatable, where appropriate by subsets within which rods can be activated simultaneously.
  • the monolithic matrix comprises a plurality of submillimetric electroluminescent elements, which are arranged projecting from a substrate so as to form hexagonal rods.
  • the electroluminescent rods extend parallel to the optical axis of the light module when the light source is in position in the housing.
  • electroluminescent rods are grouped, in particular by electrical connections specific to each set, into a plurality of selectively activatable portions.
  • the electroluminescent rods originate on a first face of a substrate.
  • Each electroluminescent rod here formed using gallium nitride (GaN)
  • GaN gallium nitride
  • the electroluminescent rods could be made from an alloy of aluminum nitride and gallium nitride (AIGaN), or from an alloy of aluminum phosphides, indium and gallium (AlinGaP).
  • AIGaN alloy of aluminum nitride and gallium nitride
  • AlinGaP aluminum phosphides
  • Each electroluminescent rod extends along an axis of elongation defining its height, the base of each rod being disposed in a plane of the upper face of the substrate.
  • the electroluminescent rods of the same monolithic matrix advantageously have the same shape and the same dimensions. They are each delimited by an end face and a circumferential wall which extends along the axis of elongation of the stick.
  • the electroluminescent rods are doped and polarized, the resulting light at the output of the semiconductor source is emitted essentially from the circumferential wall, it being understood that light rays can also emerge from the face. terminal.
  • each electroluminescent rod acts as a single light-emitting diode and the luminance of this source is improved on the one hand by the density of the electroluminescent rods present and on the other hand by the size of the illuminating surface defined by the circumferential wall.
  • the height of a stick may be between 2 and 10 ⁇ m, preferably 8 ⁇ m; the largest dimension of the end face of a rod is less than 2 ⁇ m, preferably less than or equal to 1 ⁇ m. It will be understood that, during the formation of electroluminescent rods, the height can be varied from one zone of the light source to the other, so as to increase the luminance of the corresponding zone when the average height of the rods constituting it is increased.
  • a group of electroluminescent rods may have a height, or heights, different from another group of electroluminescent rods, these two groups constituting the same semiconductor light source comprising electroluminescent rods of submillimeter dimensions.
  • the shape of the electroluminescent rods can also vary from one monolithic matrix to another, especially on the rods section and on the shape of the end face.
  • the rods have a generally cylindrical shape, and may in particular have a polygonal sectional shape, and more particularly hexagonal. It is understood that it is important that light can be emitted through the circumferential wall, that it has a polygonal or circular shape.
  • the end face may have a substantially planar shape and perpendicular to the circumferential wall, so that it extends substantially parallel to the upper face of the substrate, or it may have a domed or pointed shape at its center , so as to multiply the directions of emission of the light coming out of this end face.
  • the electroluminescent rods are arranged in two-dimensional matrix. This arrangement could be such that the rods are arranged in staggered rows.
  • the rods are arranged at regular intervals on the substrate and the separation distance of two immediately adjacent electroluminescent rods, in each of the dimensions of the matrix, must be at least 2 ⁇ m, preferably between 3 ⁇ m and 10 ⁇ m. pm, so that the light emitted by the circumferential wall of each stick can exit the matrix of electroluminescent rods.
  • these separation distances measured between two axes of elongation of adjacent rods, are not greater than 100 pm.
  • the monolithic matrix may comprise electroluminescent elements formed by layers of epitaxial electroluminescent elements, in particular a first n-doped GaN layer and a second p-doped GaN layer, on a single substrate, for example. silicon carbide, which is cut (by grinding and / or ablation) to form a plurality of pixels respectively from the same substrate.
  • electroluminescent elements formed by layers of epitaxial electroluminescent elements, in particular a first n-doped GaN layer and a second p-doped GaN layer, on a single substrate, for example.
  • silicon carbide which is cut (by grinding and / or ablation) to form a plurality of pixels respectively from the same substrate.
  • the substrate of the monolithic matrix may have a thickness of between 100 ⁇ m and 800 ⁇ m, in particular equal to 200 ⁇ m; each block may have a width and width, each being between 50 pm and 500 pm, preferably between 100 pm and 200 pm. In a variant, the length and the width are equal.
  • the height of each block is less than 500 ⁇ m, preferably less than 300 ⁇ m.
  • the exit surface of each block can be made via the subtrate on the opposite side to the epitaxy.
  • the distance between each contiguous pixel may be less than 1 ⁇ m, in particular less than 500 ⁇ m, and it is preferably less than 200 ⁇ m.
  • the monolithic matrix may further comprise a layer of a polymeric material in which the electroluminescent elements are at least partially embedded.
  • the layer may thus extend over the whole extent of the substrate or only around a given group of electroluminescent elements.
  • the polymeric material which may in particular be based on silicone, creates a protective layer that protects the electroluminescent elements without impeding 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 elements and to be converted. at least a portion of said excitation light absorbed into an emission light having a wavelength different from that of the excitation light. It can be provided without distinction whether the phosphors are embedded in the mass of the polymeric material, or that they are arranged on the surface of the layer of this polymeric material.
  • the light source may further include a reflective material coating to deflect the light rays to the output surfaces of the pixelated source.
  • the electroluminescent elements of submillimetric dimensions define in a plane, substantially parallel to the substrate, a determined exit surface. It is understood that the shape of this output surface is defined according to the number and arrangement of the electroluminescent elements that compose it. It is thus possible to define a substantially rectangular shape of the emission surface, it being understood that this can vary and take any shape without departing from the context of the invention.
  • the first light module of the light device makes it possible to perform the total or partial road lighting function by projecting a complementary light beam from the cut-off beam generated by the third light module.
  • the second module projects a road-writing beam which will be superimposed on the road-type beam as well as on the cut-off beam.
  • the at least partial vertical superimposition of the road-type light beam and of the ground-type beam beam makes it possible to increase the luminous intensity of the road beam, particularly in the center of the latter, and thus to improve the driver's comfort and other road users.
  • the at least partial superimposition of the write-on-road beam with the cut-off beam makes it possible to write on the ground thanks to the possible overcurrent by driving the pixellated light source of the second module or by under-feeding the cut-off beam or, in switching off the relevant portion of the cutoff beam if the third module comprises a pixellated light source, the pixels being selectively activatable.
  • the first and third beams overlap at least partially vertically.
  • the light device further comprises a control unit capable of selectively controlling the light intensity of each of the pixels of the second beam so as to project a pattern in the sub-beam formed by the combination of the second and third beams.
  • the sub-beam formed by the combination of the first and second beams has (when projected on a screen at 25m) a maximum intensity centered on the horizon line and a vertical axis through which the axis passes. optical light device.
  • the first module is capable of projecting a fourth pixelized partial road-type beam juxtaposed horizontally to the first pixel-like partial route beam.
  • the second module is capable of projecting a fifth pixelized partial road-type beam overlaps at least partially or is juxtaposed horizontally to the first pixel-like partial route beam.
  • the first and second modules are arranged so that the first beam is located between the fourth and second beams or between the fifth and second beams.
  • the second module is arranged so that the second beam can overlap at least partially horizontally with the fourth pixel-type partial route beam.
  • each pixelized beam has a vertical amplitude of at least 5 ° and a horizontal amplitude of at least 5 °.
  • the resolution of the first beam is substantially identical to the resolution of the fourth beam.
  • the resolution of the 2nd beam is substantially identical to the resolution of the 5th beam.
  • the luminous device light device according to one of the preceding claims, wherein the resolution of each of the 1st, 2nd, 4th and 5th beams is substantially identical.
  • the present invention further provides a motor vehicle comprising at least one light device according to the invention, preferably at least two.
  • each light device is arranged on either side of the motor vehicle, preferably on either side of the longitudinal axis of said vehicle.
  • FIGS. 1 and 2 show front and top views of a light device according to a preferred embodiment of the invention
  • FIG. 3 is a global beam projected by the light device according to a first embodiment
  • FIG. 4 is a global beam projected by the light device according to a third embodiment
  • FIG. 5 is a global beam projected by the light device according to a fourth embodiment
  • FIG. 6 is a global beam projected by the light device according to a fifth embodiment.
  • FIGS. 1 and 2 show a light device 1 according to one embodiment of the invention.
  • This luminous device comprises a first light module 2 capable of projecting a first beam of partial or complete pixelated HR road type, a second light module 3 capable of projecting a second write-on-ER beam, and a third light module 3 adapted to project a third cut beam LB such as a dipped beam, pixelated or not.
  • the first, second and third beams HR, ER, and LB have been represented in FIG. 3, in projection on a screen placed at 25 meters from the light device 1 and on which a horizontal axis HH representing the horizon and an axis has been materialized.
  • vertical VV perpendicular to the horizontal axis HH and crossing the optical axis X of the luminous device 1.
  • the first module 2 comprises:
  • a pixelated light source 21 comprising 1232 pixels, each pixel comprising at least one elementary emitter, arranged in a matrix of 28 rows of pixels by 44 columns of pixels, each of the pixels being selectively activatable to emit an elementary light beam;
  • an optical projection element 22 associated with said pixelated light source for projecting each of said elementary light beams in the form of a pixel having a width and a length of 0.3 °.
  • the pixels projected by the first module 2 form said first pixelated beam HR.
  • This HR beam has a horizontal amplitude of 12 ° and a vertical amplitude of 9 °. It extends asymmetrically on both sides of the vertical axis VV.
  • the HR beam extends 4 ° on the inside-vehicle side and 8 ° on the outside-vehicle side. It also extends over 5 ° above the horizontal axis HH and 3 ° below the horizontal axis HH.
  • the pixelated light source 21 comprises a monolithic matrix, as described above.
  • the first light module may comprise other elements than those previously described. These elements will not be described in the context of the present invention since they do not interact functionally with the provisions of the invention.
  • the third module 4 comprises:
  • a light source 41 comprising a plurality of emitters, for example nine light-emitting diodes arranged along a line, each diode being able to emit an elementary light beam;
  • a plurality 42 of primary optical elements disposed in front of the array 41 for collecting, shaping and guiding the elementary light beams from each of the light-emitting diodes;
  • an optical projection element 43 disposed in front of the primary optical elements to project each of said elementary light beams from the primary optical elements in the form of a pixel having a width of 3 ° and a length of 5 °.
  • the nine light-emitting diodes are selectively activatable.
  • This beam LB has a horizontal amplitude of 20 ° and a vertical amplitude of 8 °.
  • the third light module 3 is arranged so that the third crossing-type beam has an upper crossover-type break LB CO.
  • the primary optical elements 42 are arranged so that their outlet surfaces are abutted so that the lower edges of these surfaces are contiguous and aligned and the projection optical element 43 is focused on these exit surfaces. . In this way, the projection optical element 43 comes to image these lower edges in one upper cut LB CO, defined by the upper edges of the pixels making up this third light beam.
  • the upper cutoff comprises a single flat horizontal portion, arranged at 0.57 ° below the horizontal axis H-H.
  • the second module 3 comprises:
  • a pixelated light source 31 comprising 1232 pixels, each pixel comprising at least one elementary emitter, arranged in a matrix of 28 lines of pixels per 44 columns of pixels, each of the pixels being selectively activatable to emit an elementary light beam;
  • an optical projection element 32 associated with said pixelated light source for projecting each of said elementary light beams in the form of a pixel having a width and a length of 0.3 °.
  • This ER beam has a horizontal amplitude of 12 ° and a vertical amplitude of 8 °. It extends symmetrically on either side of the vertical axis V-V.
  • the HR beam extends on 6 ° of the inner-vehicle side and thus on 6 ° of the outer-vehicle side. It extends asymmetrically over 3 ° above the horizontal axis H-H and 5 ° below the horizontal axis H-H.
  • the pixelated light source 31 comprises a monolithic matrix, as described above. It will be possible to replace the pixelated light source 31 with any other type of pixelated light source described above, such as, for example, a matrix of light-emitting diodes or a light source associated with a matrix of optoelectronic elements such as micro-pixels. mirrors.
  • the first light module may comprise other elements than those previously described. These elements will not be described in the context of the present invention since they do not interact functionally with the provisions of the invention.
  • the beam ER has a light intensity greater than that of the beam LB and then it is possible to write on the ground in positive contrast so that it can be seen by the driver and / or the other users;
  • the beam LB is produced by a pixelated light source of the third module 4, the pixels of which are addressable and individually activatable, whereas the pixels of the beam LB of the common area with the beam ER will be extinguished to reveal the pattern produced by the beam ER.
  • the luminous device 1 comprises a control unit 5 able to selectively control the luminous intensity of each of the pixels of the first and second beams HR and LB according to the control instructions it receives, for example by switching on, by selectively switching off the elementary emitters of the light sources 21 and 31 or by varying increasingly or decreasingly the electrical power supplied to each of these elementary emitters.
  • the first module 2 is capable of projecting a fourth pixelated partial-road HR-CO beam horizontally juxtaposed with the first pixelized partial-route HR beam.
  • the first module 2 then comprises a second pixellated light source of the same type as the pixelated light source 21, that is to say having 1232 pixels, each pixel comprising at least one elementary emitter, arranged in a matrix of 28 lines of pixels per pixel. columns of pixels, each of the pixels being selectively activatable to emit an elementary light beam.
  • An optical projection element is associated with said second pixelated light source of this first module 2 to project each of said elementary light beams in the form of a pixel having a width and a length of 0.3 °.
  • the HR-CO beam has a horizontal amplitude of 12 ° and a vertical amplitude of 8 °.
  • the HR-CO beam extends over 12 ° from the right edge of the HR beam, that is to say the edge of the outside-vehicle side. . It also extends over 5 ° above the horizontal axis H-H and 3 ° below the horizontal axis H-H.
  • the second module 3 is capable of projecting a fifth
  • the pixelated partial-course HR-C02 beam overlaps at least partially or is horizontally juxtaposed with the first pixelized partial route HR beam. This is illustrated in Figure 4.
  • the second module 3 then comprises a second pixelated light source of the same type as the pixelated light source 31, that is to say having 1232 pixels, each pixel comprising at least one elementary emitter, arranged in a matrix of 28 lines of pixels per pixel. columns of pixels, each of the pixels being selectively activatable to emit an elementary light beam.
  • An optical projection element is associated with said second pixelated light source of this second module 3 for projecting each of said elementary light beams in the form of a pixel having a width and a length of 0.3 °.
  • the HR-C02 beam has a horizontal amplitude of 12 ° and a vertical amplitude of 8 °.
  • the HR-CO beam extends over 12 ° from the left edge of the HR beam, that is to say from the edge of the interior-vehicle side. . It also extends over 5 ° above the horizontal axis H-H and 3 ° below the horizontal axis H-H. on the inside-vehicle side
  • a fourth embodiment is identical to the third embodiment with the exception of the first module 2.
  • the latter comprises:
  • a pixelated light source comprising 2464 pixels, each pixel comprising at least one elementary emitter, arranged in a matrix of 28 rows of pixels by 88 columns of pixels, each of the pixels being selectively activatable to emit an elementary light beam;
  • an optical projection element associated with said pixelated light source for projecting each of said elementary light beams in the form of a pixel having a width and a length of 0.3 °.
  • All the pixels projected by the first module 2 form a pixelized HR-D beam.
  • This HR-D beam has a horizontal amplitude of 24 ° and a vertical amplitude of 9 °. It extends asymmetrically on both sides of the vertical axis VV.
  • the HR beam extends 4 ° on the inside-vehicle side and 20 ° on the outside-vehicle side. It also extends over 5 ° above the hori zontal axis HH and 3 ° below the horizontal axis HH.
  • the first module 2 is more compact, and therefore the light device 1 also with respect to the third embodiment.
  • the different light beams obtained are illustrated in FIG.
  • the first module 2 comprises:
  • a pixelated light source comprising 3696 pixels, each pixel comprising at least one elementary emitter, arranged in a matrix of 28 lines of pixels per 132 columns of pixels, each of the pixels being selectively activatable to emit an elementary light beam;
  • an optical projection element associated with said pixelated light source for projecting each of said elementary light beams in the form of a pixel having a width and a length of 0.3 °.
  • This HR-G beam has a horizontal amplitude of 36 ° and a vertical amplitude of 9 °. It extends asymmetrically on both sides of the vertical axis V-V.
  • the HR beam extends on 16 ° of the inner-vehicular side and on 20 ° of the outer-vehicle side. It also extends over 5 ° above the horizontal axis H-H and 3 ° below the horizontal axis H-H.
  • the first module 2 is more compact, and therefore the light device 1 also with respect to the third embodiment.
  • the different light beams obtained are illustrated in FIG.
  • the second and third modules remain identical to the first embodiment.
  • the pixilated light sources may also have different resolutions to each other according to the requested requirements. It will be understood that in each of the cases of implementation of a monolithic source according to the invention, it is thus possible, by the electrical connection of the electroluminescent elements that are distinct from the others or else by the shape of the cuts of the electroluminescent blocks, to make particular arrangements. portions selectively activatable in the emitting surface, whether in terms of their shape or size.
  • the substrate may be common to all the electroluminescent elements making up the different portions of the monolithic matrix. This optimizes the number of electrical connection wires, and facilitates the bringing together of the portions of the light source, the joined character of this arrangement being particularly advantageous for obtaining a homogeneous flow when both portions of the electroluminescent light source are activated simultaneously.
  • a monolithic source and for example a semiconductor source comprising electroluminescent rods, and a simple shaping optics, that is to say, as a example a converging lens and / or a parabolic mirror, without the need for intermediate optical surfaces between these two elements.

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Abstract

La présente invention propose un dispositif lumineux pour véhicule automobile, comportant un premier module apte à projeter un premier faisceau de type route, partiel ou complet, pixélisé, un deuxième module apte à projeter un deuxième faisceau de type écriture sur route pixélisé, et un troisième module apte à projeter un troisième faisceau à coupure (de type croisement). Les premier, deuxième et troisième modules sont agencés de sorte à ce que les premier et deuxième faisceaux se recouvrent au moins partiellement verticalement; et les deuxième et troisième faisceaux se recouvrent au moins partiellement verticalement.

Description

Dispositif lumineux à matrice monolithique de véhicule automobile pour écriture au sol
Domaine de l’invention
L’invention a trait au domaine technique de l’éclairage et de la signalisation de véhicule automobile, plus particulièrement les dispositifs lumineux permettant l’écriture au sol d’informations destinée aux usagers de la route y compris les piétons.
Introduction du sujet et Etat de la techinque
La projection d’un faisceau lumineux par un dispositif lumineux de véhicule automobile permet classiquement d’éclairer la route avec un éclairage global et ainsi d’augmenter la visibilité en cas d’obscurité, par exemple de nuit. Cela permet une conduite sécurisée du véhicule.
Ces dispositifs lumineux de véhicule automobile fournissent les fonctions classiques d’éclairage et/ou de signalisation, et notamment une fonction de feux de route aussi notée HB (acronyme de l’anglais « high beam »), une fonction de feux de croisement notée LB (acronyme de l’anglais « low beam »). Ces fonction HB et LB sont réglementées, par exemple par la règlementation ECE. En particulier, les règlementations requièrent que le faisceau lumineux de la fonction LB comprennent une ligne de coupure comportant une zone oblique ; la partie haute de la zone oblique est appelée « shoulder » et la partie basse de la zone oblique est appelée « kink ». Au-dessus de la ligne de coupure, peu ou pas de lumière peut être émise. Au-dessous de la ligne de coupure, la lumière est émise.
Les développements récents dans le domaine de ces dispositifs lumineux on permis de leur adjoindre des fonctionnalités supplémentaires. Il est ainsi possible de produire un faisceau lumineux pixélisé pour réaliser cet éclairage. Avec un tel faisceau lumineux, le dispositif lumineux peut également réaliser des fonctions d’éclairage localisées, par exemple projeter un motif sur la scène. De telles fonctions sont connues du domaine de l'éclairage adaptatif ou ADB acronyme de l’anglais « adaptive driving beam »). On connaît par exemple l’éclairage non éblouissant (« glare free » en anglais), consistant par exemple à assombrir une zone correspondant à un véhicule venant de face pour ne pas éblouir cet autre usager. On connaît également la fonction d’éclairage virage ou DBL (acronyme de l’anglais dynamic bending light ») qui modifie la zone éclairée de la scène lorsque le véhicule a une direction qui n’est pas rectiligne, par exemple dans un virage ou dans une intersection routière.
Dans le but d’obtenir un faisceau pixélisé respectant cette ligne de coupure, on connaît des dispositifs lumineux comprenant une source laser, une matrice de micro miroirs pour balayer le champ à éclairer et d’écrire au sol et un dispositif de conversion de longueur d’onde pour obtenir une lumière blanche par synthèse additive pour l’éclairage. Toutefois ces dispositifs sont très onéreux. En outre il serait difficile de multiplier les sources laser car il est très compliqué de combiner les faisceaux de différentes diodes laser de manière à avoir un diamètre faisceau suffisamment petit à la fois au niveau du système de balayage et du dispositif de conversion de longueur d’onde.
L'invention vise donc à obtenir un dispositif lumineux qui apporte de nouvelles possibilités de disposition et de conception, et compatible avec un bon compromis entre performance d’éclairage, notamment permettant de doubler l’intensité lumineuse du centre de la fonction de feu de route tout en permettant l’écriture au sol d’information, et présentant une bonne dissipation thermique.
Objet de l’invention
La présente invention propose un dispositif lumineux pour véhicule automobile, comportant un premier module apte à projeter un premier faisceau de type route, partiel ou complet , pixélisé, un deuxième module apte à projeter un deuxième faisceau de type écriture sur route pixélisé, et un troisième module apte à projeter un troisième faisceau à coupure (de type croisement). Les premier, deuxième et troisième modules sont agencés de sorte à ce que les premier et deuxième faisceaux se recouvrent au moins partiellement verticalement ; et les deuxième et troisième faisceaux se recouvrent au moins partiellement verticalement.
On entend par module apte à réaliser un faisceau pixélisé notamment un module comportant :
- une source lumineuse pixélisée comportant une pluralité d’émetteurs élémentaires agencés en matrice, chacun des émetteurs élémentaires étant activable sélectivement pour émettre un faisceau lumineux élémentaire ; et - un élément optique de projection associé à ladite source lumineuse pixélisée pour projeter chacun desdits faisceaux lumineux élémentaires sous la forme d’un pixel, l’ensemble des pixels formant ledit faisceau pixélisé.
Avantageusement, la source lumineuse pixélisée est associée à une unité de contrôle apte à contrôler sélectivement l’intensité lumineuse de chacun des pixels du faisceau pixélisé, et notamment à activer ou à désactiver sélectivement chacun des pixels dudit faisceau pixélisé, en fonction d’instructions de contrôle reçues par ladite unité de contrôle.
Avantageusement, l’élément optique de projection est agencé de sorte à ce que le faisceau pixélisé présente une amplitude verticale d’au moins 5° et une amplitude horizontale d’au moins 5°. Ces amplitudes horizont ale et verticale permettent d’assurer que le faisceau pixélisé soit projeté sur une zone de la route suffisamment vaste pour réaliser des fonctions d’écritures sur route par projection d’un motif dans ce faisceau pixélisé, et notamment des fonctions d’affichage de marquage au sol, d’assistance à la conduite et de projection d’informations GPS, ou encore des fonctions d’éclairage adaptatifs nécessitant une pixellisation du faisceau d’éclairage et notamment des fonctions d’éclairage de type feu de route non éblouissant ou de type éclairage dynamique en virage.7 L’élément optique de projection peut ainsi comprendre l’un ou une combinaison de plusieurs des composants optiques suivants : lentille, réflecteur, guide, collimateur, prisme.
Le cas échéant, la source lumineuse pixélisée peut comporter au moins 20 colonnes et au moins 20 lignes d’émetteurs élémentaires, notamment au moins 32 lignes et colonnes d’émetteurs élémentaires.
Ces nombres de colonnes et de lignes minimales d’émetteurs élémentaires, en combinaison avec les amplitudes verticale et horizontale précédemment mentionnées permettent d’obtenir, pour chacun des faisceaux lumineux élémentaires, une fois projeté par l’élément optique de projection, une ouverture angulaire inférieure à 0,5° voire inférieure à 0,3°. De la sorte, on obtient une réso lution minimale du faisceau pixélisé lorsqu’il est projeté sur la route telle qu’on garantie une perception satisfaisante dudit motif projeté dans le faisceau pixélisé par un usager de la route et/ou par le conducteur du véhicule ainsi équipé.
Avantageusement, les émetteurs élémentaires et l’élément optique de projection sont agencés de sorte à ce que deux pixels voisins, c’est-à-dire deux pixels adjacents sur une même ligne ou sur une même colonne, soient contigus, c’est-à-dire que leurs bords adjacents soient confondus.
Par source lumineuse pixélisée, on entend également l’ensemble d’au moins une source de lumière formée d’au moins une diode électroluminescente émettant de la lumière et d’une matrice de micro-miroirs (également connue sous l’acronyme DMD, pour l’anglais Digital Micromirror Device) qui dirige les rayons lumineux issus de ladite au moins une source de lumière par réflexion vers un élément optique de projection. Le cas échéant, un élément optique permet de collecter les rayons de la au moins une source de lumière afin de les concentrer et les diriger vers la surface de la matrice de micro-miroirs. Chaque micro miroir peut pivoter entre deux positions fixes, une première position dans laquelle les rayons lumineux sont réfléchis vers l’élément optique de projection, et une deuxième position dans laquelle les rayons lumineux sont réfléchis dans une direction différente de l’élément optique de projection. Les deux positions fixes sont orientées de la même manière pour tous les micro-miroirs et forment par rapport à un plan de référence support de la matrice de micro miroirs un angle a caractéristique de la matrice de micro miroirs, défini dans ses spécifications. Cet angle a est généralement inférieur à 20° et vaut usuellement environ 12°. Ainsi, chaque micro-m iroir réfléchissant une petite partie des rayons lumineux incidents sur la matrice de micro-miroir, l’actionnement et le pilotage du changement de position permet de modifier la forme du faisceau émis par l’élément optique de projection et in fine sur la route.
Par source lumineuse pixélisée, on entend également un système à balayage laser dans lequel une source laser émettant un faisceau laser vers des dispositifs de balayage configurés pour balayer avec le faisceau laser la surface d’un élément convertisseur de longueur d’ondes, surface qui est imagée par un élément optique de projection. Le balayage du faisceau est accompli par les dispositifs de balayage à une vitesse suffisamment grande pour que l’œil humain ne perçoive pas son déplacement dans l’image projetée. Le pilotage synchronisé de l’allumage de la source laser et du mouvement de balayage du faisceau permet de générer un faisceau lumineux pixélisé. Ici, les dispositifs de balayage sont un micro-miroir mobile, permettant de balayer la surface de l’élément convertisseur de longueur d’ondes par réflexion du faisceau laser. Les micro-miroirs mentionnés comme dispositifs de balayage sont par exemple de type MEMS (pour « Micro-Electro-Mechanical Systems » en anglais ou microsystème électromécanique). Cependant, l’invention n’est nullement limitée à ce moyen de balayage et peut utiliser d’autres sortes de dispositifs de balayage, telle une série de miroirs agencés sur un élément rotatif, la rotation de l’élément engendrant un balayage de la surface de transmission par le faisceau laser
Par source lumineuse pixélisée, on entend également une source électroluminescente (appelée en l’anglais « solid-state light source »). La source électroluminescente comprend une pluralité d’éléments élémentaires dits éléments électroluminescents agencés en matrice selon au moins deux colonnes et deux lignes. Des exemples d’éléments électroluminescents incluent la diode électroluminescente ou LED (acronyme anglais pour « Light Emitting Diode »), la diode électroluminescente organique ou OLED (acronyme anglais pour « Organic Light-Emitting Diode »), ou la diode électroluminescente polymérique ou PLED (acronyme anglais pour « Polymer Light- Emitting Diode »), ou encore la micro-LED.
De préférence, la source électroluminescente comprend au moins une matrice d’éléments électroluminescents monolithique, aussi appelée matrice monolithique. Dans une matrice monolithique, les éléments électroluminescents sont crûs depuis un substrat commun et sont connectés électriquement de manière à être activables sélectivement, individuellement ou par sous-ensemble d’éléments électroluminescents. Le substrat peut être majoritairement en matériau semi-conducteur. Le substrat peut comporter un ou plusieurs autres matériaux, par exemple non semi-conducteurs. Ainsi chaque élément électroluminescent ou groupe d’éléments électroluminescents peut former un pixel lumineux et peut émettre de la lumière lorsque son ou leur matériau est alimenté en électricité. La configuration d’une telle matrice monolithique permet l’agencement de pixels activables sélectivement très proches les uns des autres, par rapport aux diodes électroluminescentes classiques destinées à être soudés sur des plaques de circuits imprimés. La matrice monolithique au sens de l’invention comporte des éléments électroluminescents dont une dimension principale d’allongement, à savoir la hauteur, est sensiblement perpendiculaire à un substrat commun, cette hauteur étant au plus égale au micromètre.
Avantageusement, la ou les matrices monolithiques aptes à émettre des rayons lumineux peuvent être couplées à une unité de contrôle de l’émission lumineuse de la source pixélisée. L’unité de contrôle peut ainsi commander (on peut également dire piloter) la génération et/ou la projection d’un faisceau lumineux pixélisé par le dispositif lumineux. L’unité de contrôle peut être intégrée au dispositif lumineux. L’unité de contrôle peut être montée sur une ou plusieurs des matrices, l’ensemble formant ainsi un module lumineux. L’unité de contrôle peut comporter une unité centrale de traitement couplée avec une mémoire sur laquelle est stockée un programme d’ordinateur qui comprend des instructions permettant au processeur de réaliser des étapes générant des signaux permettant le contrôle de la source lumineuse. L’unité de contrôle peut ainsi par exemple contrôler individuellement l’émission lumineuse de chaque pixel d’une matrice. En outre, la luminance obtenue par la pluralité d’éléments électroluminescents est d’au moins 60Cd/mm2, de préférence d’au moins 80Cd/mm2.
L’unité de contrôle peut former un dispositif électronique apte à commander les éléments électroluminescents. L’unité de contrôle peut être un circuit intégré. Un circuit intégré, encore appelé puce électronique, est un composant électronique reproduisant une ou plusieurs fonctions électroniques et pouvant intégrer plusieurs types de composants électroniques de base, par exemple dans un volume réduit (i.e. sur une petite plaque). Cela rend le circuit facile à mettre en œuvre. Le circuit intégré peut être par exemple un ASIC ou un ASSP. Un ASIC (acronyme de l'anglais « Application-Specific Integrated Circuit ») est un circuit intégré développé pour au moins une application spécifique (c'est-à-dire pour un client). Un ASIC est donc un circuit intégré (micro électronique) spécialisé. En général, il regroupe un grand nombre de fonctionnalités uniques ou sur mesure. Un ASSP (acronyme de l’anglais « Application Spécifie Standard Product ») est un circuit électronique intégré (micro-électronique) regroupant un grand nombre de fonctionnalités pour satisfaire à une application généralement standardisée. Un ASIC est conçu pour un besoin plus particulier (spécifique) qu'un ASSP. L’alimentation en électricité des matrices monolithiques est réalisée via le dispositif électronique, lui- même alimenté en électricité à l’aide par exemple d’au moins connecteur le reliant à une source d’électricité. La source d’électricité peut être interne ou externe au dispositif selon l’invention. Le dispositif électronique alimente la source lumineuse en électricité. Le dispositif électronique est ainsi apte à commander la source lumineuse.
Selon l’invention, la source de lumière comprend au moins une matrice monolithique dont les éléments électroluminescents s’étendent en saillie d’un substrat commun à partir duquel ils ont crû respectivement. Différents agencements d’éléments électroluminescents peuvent répondre à cette définition de matrice monolithique, dès lors que les éléments électroluminescents présentent l’une de leurs dimensions principales d’allongement sensiblement perpendiculaire à un substrat commun et que l’écartement entre les pixels, formés par un ou plusieurs éléments électroluminescents regroupés ensemble électriquement, est faible en comparaison des écartements imposés dans des agencements connus de chips carrés plates soudés sur une carte de circuits imprimés.
Notamment la source de lumière selon un aspect de l’invention peut comporter, tel que cela va être décrit plus en détails ci-après, une pluralité d’éléments électroluminescents distincts des autres et que l’on fait croître individuellement depuis le substrat, en étant connectés électriquement pour être activables sélectivement, le cas échéant par sous-ensembles au sein desquels des bâtonnets peuvent être activés simultanément.
Selon un mode de réalisation non représenté, la matrice monolithique comprend une une pluralité d’éléments électroluminescents, de dimensions submillimétriques, qui sont agencés en saillie d’un substrat de manière à former des bâtonnets de section hexagonale. Les bâtonnets électroluminescents s’étendent parallèlement à l'axe optique du module lumineux quand la source de lumière est en position dans le boîtier.
Ces bâtonnets électroluminescents sont regroupés, notamment par des connexions électriques propres à chaque ensemble, en une pluralité de portions activables sélectivement. Les bâtonnets électroluminescents prennent naissance sur une première face d’un substrat. 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, d’autres matériaux comme du carbure de silicium pouvant être utilisés sans sortir du contexte de l’invention. A titre d’exemple, les bâtonnets électroluminescents pourraient être réalisés à partir d’un alliage de nitrure d’aluminium et de nitrure de gallium (AIGaN), ou à partir d’un alliage de phosphures d’aluminium, d’indium et de gallium (AlinGaP). Chaque bâtonnet électroluminescent s’étend selon un axe d’allongement définissant sa hauteur, la base de chaque bâtonnet étant disposée dans un plan de la face supérieure du substrat.
Les bâtonnets électroluminescents d’une même matrice monolithique présentent avantageusement la même forme et les mêmes dimensions. Ils sont chacun délimités par une face terminale et par une paroi circonférentielle qui s’étend le long de l’axe d’allongement du bâtonnet. 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, étant entendu que des rayons lumineux peuvent sortir également de la face terminale. Il en résulte que chaque bâtonnet électroluminescent agit comme une unique diode électroluminescente et que la luminance de cette source est améliorée d’une part par la densité des bâtonnets électroluminescents 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 hauteur d’un bâtonnet peut être comprise entre 2 et 10 pm, préférentiellement 8 pm; la plus grande dimension de la face terminale d’un bâtonnet est inférieure à 2 pm, préférentiellement inférieure ou égale à 1 pm. On comprend que, lors de la formation des bâtonnets électroluminescents, 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 peut également varier d’une matrice monolithique à l’autre, notamment sur la section des bâtonnets et sur la forme de la face terminale. Les bâtonnets présentent une forme générale cylindrique, et ils peuvent notamment présenter une forme de section polygonale, et plus particulièrement hexagonale. On comprend qu’il importe que de la lumière puisse être émise à travers la paroi circonférentielle, que celle-ci présente une forme polygonale ou circulaire.
Par ailleurs, la face terminale peut présenter une forme sensiblement plane et perpendiculaire à la paroi circonférentielle, de sorte qu’elle s’étend sensiblement parallèlement à la face supérieure du substrat, 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.
Les bâtonnets électroluminescents sont agencés en matrice à deux dimensions. Cet agencement pourrait être tel que les bâtonnets soient agencés en quinconce. De manière générale, les bâtonnets sont disposés à intervalles réguliers sur le substrat et la distance de séparation de deux bâtonnets électroluminescents immédiatement adjacents, dans chacune des dimensions de la matrice, doit être au minimum égale à 2 pm, préférentiellement compris entre 3 pm et 10 pm, afin que la lumière émise par la paroi circonférentielle de chaque bâtonnet puisse sortir de la matrice de bâtonnets électroluminescents. Par ailleurs, on prévoit que ces distances de séparation, mesurées entre deux axes d’allongement de bâtonnets adjacents, ne soient pas supérieures à 100 pm.
Selon un autre mode de réalisation non représenté, la matrice monolithique peut comporter des éléments électroluminescents formés par des couches d’éléments électroluminescents épitaxiées, notamment une première couche en GaN dopée n et une seconde couche en GaN dopée p, sur un substrat unique, par exemple en carbure de silicium, et que l’on découpe (par meulage et/ou ablation) pour former une pluralité de pixels respectivement issus d’un même substrat. Il résulte d’une telle conception une pluralité de blocs électroluminescents tous issus d’un même substrat et connectés électriquement pour être activables sélectivement les uns des autres.
Dans un exemple de réalisation selon cet autre mode, le substrat de la matrice monolithique peut présenter une épaisseur comprise entre 100 pm et 800 pm, notamment égale à 200 pm ; chaque bloc peut présenter une largeur et largeur, chacune étant comprise entre 50 pm et 500 pm, préférentiellement comprise entre 100 pm et 200 pm. Dans une variante, la longueur et la largeur sont égales. La hauteur de chaque bloc est inférieur à 500 pm, préférentiellement inférieur à 300 pm. Enfin la surface de sortie de chaque bloc peut être faite via le subtrat du côté opposée à l’épitaxie. La distance de séparation entre deux pixels. La distance entre chaque pixel contigu peut être inférieure à 1 pm, notamment inférieure à 500 pm, et elle est préférentiellement inférieure à 200 pm.
Selon un autre mode de réalisation non représenté, aussi bien avec des bâtonnets électroluminescents s’étendant respectivement en saillie d’un même substrat, tels que décrit ci-dessus, qu’avec des blocs électroluminescents obtenus par découpage de couches électroluminescentes superposées sur un même substrat, la matrice monolithique peut comporter en outre une couche d’un matériau polymère dans laquelle les éléments électroluminescents sont au moins partiellement noyés. La couche peut ainsi s’étendre sur toute l’étendue du substrat ou seulement autour d’un groupe déterminé d’éléments électroluminescents. Le matériau polymère, qui peut notamment être à base de silicone, crée une couche protectrice qui permet de protéger les éléments électroluminescents sans gêner la diffusion des rayons lumineux. En outre, il est possible d’intégrer dans cette couche 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 éléments 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 luminophores 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 de matériau réfléchissant pour dévier les rayons lumineux vers les surfaces de sorties de la source pixelisée. Les éléments électroluminescents de dimensions submillimétriques définissent dans un plan, sensiblement parallèle au substrat, une surface de sortie déterminée. On comprend que la forme de cette surface de sortie est définie en fonction du nombre et de l’agencement des éléments électroluminescents qui la composent. On peut ainsi définir une forme sensiblement rectangulaire de la surface d’émission, étant entendu que celle-ci peut varier et prendre n’importe quelle forme sans sortir du contexte de l’invention.
Ainsi le premier module lumineux du dispositif lumineux permet de faire la fonction d’éclairage route, totale ou partielle, en projetant un faisceau lumineux complémentaire du faisceau à coupure généré par le troisième module lumineux. Le deuxième module, quant à lui, projette un faisceau de type écriture sur route lequel va se superposer au faisceau de type route ainsi qu’au faisceau à coupure. La superposition au moins partielle selon la verticale du faisceau lumineux de type route et faisceau du type écriture au sol, permet d’augmenter l’intensité lumineuse du faisceau route, notamment au centre de ce dernier et donc d’améliorer le confort du conducteur et autres usagers de la route. La superposition au moins partielle du faisceau de type écriture sur route avec le faisceau à coupure permet d’écrire au sol grâcé à la surintensité possible en pilotant la source lumineuse pixélisée du deuxième module ou en sous-alimentant le faisceau à coupure ou encore, en éteignant la partie concernée du faisceau à coupure si le troisième module comprend une source lumineuse pixellisée, les pixels étant activables sélectivement.
Avantageusement, les premiers et troisièmes faisceaux se recouvrent au moins partiellement verticalement.
Avantageusement, le dispositif lumineux comporte en outre une unité de contrôle apte à contrôler sélectivement l’intensité lumineuse de chacun des pixels du deuxième faisceau de sorte à projeter un motif dans le sous-faisceau formé par la combinaison des deuxième et troisième faisceaux.
Avantageusement, le sous-faisceau formé par la combinaison des premier et deuxième faisceaux présente (lorsqu’il est projeté sur un écran à 25m) un maximum d’intensité centré sur la ligne d’horizon et un axe vertical par lequel passe l’axe optique du dispositif lumineux.
Avantageusement, le premier module est apte à projeter un quatrième faisceau de type route partiel pixélisé juxtaposé horizontalement au premier faisceau de type route partiel pixélisé . Avantageusement, le deuxième module est apte à projeter un cinquième faisceau de type route partiel pixélisé se recouvre au moins partiellement ou soit juxtaposé horizontalement au premier faisceau de type route partiel pixélisé.
Avantageusement, les premier et deuxième modules sont agencés de sorte à ce que le premier faisceau soit situé entre les quatrième et deuxièmes faisceaux ou entre les cinquièmes et deuxièmes faisceaux.
Avantageusement, le deuxième module est agencé de sorte à ce que le deuxième faisceau peut recouvrir au moins partiellement horizontalement avec le quatrième faisceau de type route partiel pixélisé.
Avantageusement, chaque faisceau pixélisé présente une amplitude verticale d’au moins 5°et une amplitude horizontale d’au moins 5° .
Avantageusement, la résolution du 1 er faisceau est sensiblement identique à la résolution du 4ème faisceau.
Avantageusement, la résolution du 2ème faisceau est sensiblement identique à la résolution du 5ème faisceau.
Avantageusement, le dispositif lumineux Dispositif lumineux selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la résolution de chacun des 1 er, 2ème, 4ème et 5ème faisceaux est sensiblement identique.
La présente invention propose en outre un véhicule automobile comprenant au moins un dispositif lumineux selon l’invention, préférentiellement au moins deux.
Avantageusement, chaque dispositif lumineux sont disposés de part et d’autre du véhicule automobile, préférentiellement de part et d’autre de l’axe longitudinale dudit véhicule.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront au cours de la description suivante de plusieurs de ses modes de réalisation, donnés à titre d'exemples non limitatifs, en regard des dessins joints dans lesquels :
- les figures 1 et 2 montrent des vues de face et de dessus d’un dispositif lumineux selon un mode de réalisation préféré de l’invention ;
- la figure 3 est un faisceau global projeté par le dispositif lumineux selon un premier mode de réalisation ; - la figure 4 est un faisceau global projeté par le dispositif lumineux selon un troisième mode de réalisation ;
- la figure 5 est un faisceau global projeté par le dispositif lumineux selon un quatrième mode de réalisation ;
- la figure 6 est un faisceau global projeté par le dispositif lumineux selon un cinquième mode de réalisation.
On a représenté selon un premier mode de réalisation en figures 1 et 2 un dispositif lumineux 1 selon un mode de réalisation de l’invention. Ce dispositif lumineux comporte un premier module lumineux 2 apte à projeter un premier faisceau de type route partiel ou complet pixélisé HR, un deuxième module lumineux 3 apte à projeter un deuxième faisceau de type écriture sur route ER, et un troisième module lumineux 3 apte à projeter un troisième faisceau à coupure LB tel qu’un feu de croisement, pixélisé ou non. Les premier, deuxième et troisième faisceaux HR, ER, et LB ont été représentés en figure 3, en projection sur un écran placé à 25 mètres du dispositif lumineux 1 et sur lequel ont été matérialisé un axe horizontal H-H représentant l’horizon et un axe vertical V-V, perpendiculaire à l’axe horizontal H-H et croisant l’axe optique X du dispositif lumineux 1.
Le premier module 2 comporte :
une source lumineuse pixélisée 21 comportant 1232 pixels, chaque pixel comprenant au moins un émetteur élémentaire, agencés en matrice de 28 lignes de pixels par 44 colonnes de pixels, chacun des pixels étant activable sélectivement pour émettre un faisceau lumineux élémentaire ; et
un élément optique de projection 22 associé à ladite source lumineuse pixélisée pour projeter chacun desdits faisceaux lumineux élémentaires sous la forme d’un pixel présentant une largeur et une longueur de 0,3°.
L’ensemble des pixels projetés par le premier module 2 forme ledit premier faisceau pixélisé HR. Ce faisceau HR présente une amplitude horizontale de 12° et une amplitude verticale de 9°. Il s’étend de façon asym étriqué de part et d’autre de l’axe vertical V-V. Dans le cas présent, le dispositif lumineux 1 étant un projecteur droit du véhicule, le faisceau HR s’étend sur 4° du côté int érieur-véhicule et sur 8° du côté extérieur-véhicule. Il s’étend également sur 5° au dessus de l’axe horizontal H-H et sur 3° en dessous de l’axe horizontal H-H. Dans le mode décrit, la source lumineuse pixélisée 21 comprend une matrice monolithique, telle que décrit précédemment. On pourra prévoir de remplacer la source lumineuse pixélisée 21 par n’importe quel autre type de source lumineuse pixélisée décrit ci-dessus, comme par exemple une matrice de diodes électroluminescentes ou une source lumineuse associée à une matrice d’éléments optoélectroniques comme des micro-miroirs. Le premier module lumineux peut comprendre d’autres éléments que ceux précédemment décrits. Ces éléments ne seront pas décrits dans le cadre de la présente invention puisqu’ils n’interagissent pas de manière fonctionnelle avec les dispositions selon l’invention.
Le troisième module 4 comporte :
une source lumineuse 41 comportant une pluralité d’émetteurs par exemple neuf diodes électroluminescentes agencées le long d’une ligne, chaque diode pouvant émettre un faisceau lumineux élémentaire ;
une pluralité 42 d’éléments optiques primaires disposés devant la matrice 41 pour collecter, mettre en forme et guider les faisceaux lumineux élémentaires issus de chacune des diodes électroluminescentes ; et
un élément optique de projection 43 disposé devant les éléments optiques primaires pour projeter chacun desdits faisceaux lumineux élémentaires issus des éléments optiques primaires sous la forme d’un pixel présentant une largeur de 3° et une longueur de 5°.
Dans une variante de ce mode de réalisation les neuf diodes électroluminescentes sont activables sélectivement.
L’ensemble des pixels projetés par le troisième module 4 forme le troisième faisceau LB. Ce faisceau LB présente une amplitude horizontale de 20° et une amplitude verticale de 8°.
Le troisième module lumineux 3 est agencé pour que le troisième faisceau de type croisement présente une coupure supérieure de type croisement LB CO. Dans le cas présent, les éléments optiques primaires 42 sont agencés pour que leurs surfaces de sortie soient aboutées de sorte à ce que les bords inférieurs de ces surfaces soient jointifs et alignés et l’élément optique de projection 43 est focalisé sur ces surfaces de sortie. De la sorte, l’élément optique de projection 43 vient imager ces bords inférieurs en une coupure supérieure LB CO, définie par les bords supérieurs des pixels composant ce troisième faisceau lumineux.
Dans l’exemple décrit, la coupure supérieure comporte une unique portion horizontale plate, disposée à 0,57°en dessous de I’axe horizontal H-H.
Le second module 3 comporte :
une source lumineuse pixélisée 31 comportant 1232 pixels, chaque pixel comprenant au moins un émetteur élémentaire, agencés en matrice de 28 lignes de pixels par 44 colonnes de pixels, chacun des pixels étant activable sélectivement pour émettre un faisceau lumineux élémentaire ; et
un élément optique de projection 32 associé à ladite source lumineuse pixélisée pour projeter chacun desdits faisceaux lumineux élémentaires sous la forme d’un pixel présentant une largeur et une longueur de 0,3°.
L’ensemble des pixels projetés par le premier module 2 forme ledit second faisceau pixélisé ER. Ce faisceau ER présente une amplitude horizontale de 12° et une amplitude verticale de 8°. Il s’étend de façon symé trique de part et d’autre de l’axe vertical V-V. Dans le cas présent, le dispositif lumineux 1 étant un projecteur droit du véhicule, le faisceau HR s’étend sur 6° du côté intérieur-véhicu le et donc sur 6° du côté extérieur- véhicule. Il s’étend de manière asymétrique sur 3° au dessus de l’axe horizontal H-H et sur 5°en dessous de l’axe horizontal H-H.
Dans le mode décrit, la source lumineuse pixélisée 31 comprend une matrice monolithique, telle que décrit précédemment. On pourra prévoir de remplacer la source lumineuse pixélisée 31 par n’importe quel autre type de source lumineuse pixélisée décrit ci-dessus, comme par exemple une matrice de diodes électroluminescentes ou une source lumineuse associée à une matrice d’éléments optoélectroniques comme des micro-miroirs. Le premier module lumineux peut comprendre d’autres éléments que ceux précédemment décrits. Ces éléments ne seront pas décrits dans le cadre de la présente invention puisqu’ils n’interagissent pas de manière fonctionnelle avec les dispositions selon l’invention.
La superposition des différents faisceaux obtenus est indiquée en figure 3. Ainsi les faisceaux HR et ER notamment au croisement des lignes H-H et V-V. Ainsi l’intensité lumineuse du faisceau global est augmentée améliorant ainsi le confort visuel du conducteur. On voit aussi que les faisceaux ER et LB se superposent. Au niveau de cette supersition plusieurs cas de figures se présentent :
- le faisceau ER présente une intensité lumineuse supérieure à celle du faisceau LB et alors il est possible d’écrire au sol par contraste positif pour que cela soit vu par le conducteur et/ou les autres usagers ;
- le faisceau LB est produit par une source lumineuse pixélisée du troisième module 4, dont les pixels sont adressables et activables individuellement, alors les pixels du faisceau LB de la zone commune avec le faisceau ER seront éteints pour faire apparaître le motif produit par le faisceau ER.
Enfin, le dispositif lumineux 1 comporte une unité de contrôle 5 apte à contrôler sélectivement chacun l’intensité lumineuse de chacun des pixels des premier et deuxième faisceaux HR et LB en fonction d’instructions de contrôle qu’elle reçoit, par exemple en allumant, en éteignant sélectivement les émetteurs élémentaires des sources lumineuses 21 et 31 ou encore en variant de façon croissante ou décroissante la puissance électrique fournie à chacun de ces émetteurs élémentaires.
Dans un deuxième mode de réalisation, le premier module 2 est apte à projeter un quatrième faisceau HR-CO de type route partiel pixélisé juxtaposé horizontalement au premier faisceau HR de type route partiel pixélisé. Le premier module 2 comprend alors une deuxième source lumineuse pixellisé du même type que la source lumineuse pixélisé 21 c'est-à-dire comportant 1232 pixels, chaque pixel comprenant au moins un émetteur élémentaire, agencés en matrice de 28 lignes de pixels par 44 colonnes de pixels, chacun des pixels étant activable sélectivement pour émettre un faisceau lumineux élémentaire. Un élément optique de projection est associé à ladite deuxième source lumineuse pixélisée de ce premier module 2 pour projeter chacun desdits faisceaux lumineux élémentaires sous la forme d’un pixel présentant une largeur et une longueur de 0,3°.
Le faisceau HR-CO présente une amplitude horizontale de 12° et une amplitude verticale de 8°. Dans le cas présent, le dispositif lumineux 1 étant un projecteur droit de véhicule, le faisceau HR-CO s’étend sur 12°à parti r du bord droit du faisceau HR c'est-à- dire du bord du côté extérieur-véhicule. Il s’étend également sur 5° au dessus de l’axe horizontal H-H et sur 3°en dessous de l’axe horizo ntal H-H.
Dans un troisième mode de réalisation, ce dernier reprenant la configuration du second mode de réalisation, le deuxième module 3 est apte à projeter un cinquième faisceau HR-C02 de type route partiel pixélisé se recouvre au moins partiellement ou soit juxtaposé horizontalement au premier faisceau HR de type route partiel pixélisé. Ceci est illustré en figure 4.
Le deuxième module 3 comprend alors une deuxième source lumineuse pixélisée du même type que la source lumineuse pixélisé 31 c'est-à-dire comportant 1232 pixels, chaque pixel comprenant au moins un émetteur élémentaire, agencés en matrice de 28 lignes de pixels par 44 colonnes de pixels, chacun des pixels étant activable sélectivement pour émettre un faisceau lumineux élémentaire. Un élément optique de projection est associé à ladite deuxième source lumineuse pixélisée de ce deuxième module 3 pour projeter chacun desdits faisceaux lumineux élémentaires sous la forme d’un pixel présentant une largeur et une longueur de 0,3°.
Le faisceau HR-C02 présente une amplitude horizontale de 12° et une amplitude verticale de 8°. Dans le cas présent, le dispositif lumineux 1 étant un projecteur droit de véhicule, le faisceau HR-CO s’étend sur 12°à parti r du bord gauche du faisceau HR c'est- à-dire du bord du côté intérieur-véhicule. Il s’étend également sur 5° au dessus de l’axe horizontal H-H et sur 3°en dessous de l’axe horizo ntal H-H. du côté intérieur-véhicule
Dans cette configuration, on a encombrement limité et un faisceau route pixélisé qui s’étend sur toute la largeur du faisceau à coupure LB en plus des avantages précédentes.
Un quatrième mode de réalisation est identique au troisième mode de réalisation à l’exception du premier module 2. Ce dernier comporte :
une source lumineuse pixélisée comportant 2464 pixels, chaque pixel comprenant au moins un émetteur élémentaire, agencés en matrice de 28 lignes de pixels par 88 colonnes de pixels, chacun des pixels étant activable sélectivement pour émettre un faisceau lumineux élémentaire ; et
un élément optique de projection associé à ladite source lumineuse pixélisée pour projeter chacun desdits faisceaux lumineux élémentaires sous la forme d’un pixel présentant une largeur et une longueur de 0,3°.
L’ensemble des pixels projetés par le premier module 2 forme un faisceau pixélisé HR-D. Ce faisceau HR-D présente une amplitude horizontale de 24° et une amplitude verticale de 9°. Il s’étend de façon asymétrique de part et d’autre de l’axe vertical V-V. Dans le cas présent, le dispositif lumineux 1 étant un projecteur droit du véhicule, le faisceau HR s’étend sur 4°du côté intérieur-véhicu le et sur 20°du côté extérieur-véhicule. Il s’étend également sur 5° au dessus de l’axe hori zontal H-H et sur 3° en dessous de l’axe horizontal H-H.
Ainsi le premier module 2 est plus compacte, et donc le dispositif lumineux 1 aussi par rapport au troisième mode de réalisation. Les différents faisceaux lumineux obtenus sont illustrés en figure 5.
Dans un cinquième mode de réalisation, le premier module 2 comporte :
une source lumineuse pixélisée comportant 3696 pixels, chaque pixel comprenant au moins un émetteur élémentaire, agencés en matrice de 28 lignes de pixels par 132 colonnes de pixels, chacun des pixels étant activable sélectivement pour émettre un faisceau lumineux élémentaire ; et
un élément optique de projection associé à ladite source lumineuse pixélisée pour projeter chacun desdits faisceaux lumineux élémentaires sous la forme d’un pixel présentant une largeur et une longueur de 0,3°.
L’ensemble des pixels projetés par le premier module 2 forme le faisceau pixélisé HR-G. Ce faisceau HR-G présente une amplitude horizontale de 36° et une amplitude verticale de 9°. Il s’étend de façon asymétrique de part et d’autre de l’axe vertical V-V. Dans le cas présent, le dispositif lumineux 1 étant un projecteur droit du véhicule, le faisceau HR s’étend sur 16° du côté intérieur-véhic ule et sur 20° du côté extérieur- véhicule. Il s’étend également sur 5° au dessus de l’axe horizontal H-H et sur 3° en dessous de l’axe horizontal H-H.
Ainsi le premier module 2 est plus compacte, et donc le dispositif lumineux 1 aussi par rapport au troisième mode de réalisation. Les différents faisceaux lumineux obtenus sont illustrés en figure 5.
Les deuxième et troisième modules restent identiques au premier mode de réalisation.
Dans une variante des modes de réalisations décrits ci-dessus, les sources lumineuses pixélisées peuvent aussi avoir des résolutions différentes entre elles selon les exigences demandées. On comprend que dans chacun des cas de mise en oeuvre d’une source monolithique selon l’invention, on peut ainsi, par le raccordement électrique des éléments électroluminescents distincts des autres ou bien par la forme des découpages des blocs électroluminescents, réaliser des agencements particuliers des portions activables sélectivement dans la surface d’émission, que ce soit au niveau de leurs formes ou de leurs dimensions.
Tel que cela a été précisé précédemment, le substrat peut être commun à l’ensemble des éléments électroluminescents composant les différentes portions de la matrice monolithique. On optimise ainsi le nombre de fils de raccordement électriques, et on facilite le rapprochement l’une de l’autre des portions de la source de lumière, le caractère jointif de cet agencement étant particulièrement intéressant pour l’obtention d’un flux homogène lorsque les deux portions de la source de lumière électroluminescentes sont activées simultanément.
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 multifonction, c’est-à-dire un éclairage qui permette la réalisation d’une fonction d’éclairage non éblouissant, à coupure, une fonction d’éclairage à longue portée, avec une unique optique de mise en forme et une fonction de signalisation via l’écriture sur la route. Il est particulièrement avantageux selon l’invention que l’on combine une source monolithique, et par exemple une source à semi-conducteur comprenant des bâtonnets électroluminescents, et une optique de mise en forme simple, c’est-à-dire à titre d’exemple une lentille convergente et/ou un miroir parabolique, sans que soit nécessaire des surfaces optiques intermédiaires entre ces deux éléments.
Sauf indication spécifique du contraire, les caractéristiques techniques décrites en détail pour un mode de réalisation donné peuvent être combinées aux caractéristiques techniques décrites dans le contexte d’autres modes de réalisation décrits à titre d’exemples et de manière non limitative.

Claims

Revendications
1. Dispositif lumineux pour véhicule automobile, comportant :
un premier module apte à projeter un premier faisceau de type route partiel ou complet pixélisé, et
un deuxième module apte à projeter un deuxième faisceau de type écriture sur route pixélisé, et
- un troisième module apte à projeter un troisième faisceau à coupure (de type croisement), caractérisé en ce que les premier, deuxième et troisième modules sont agencés de sorte à ce que les premier et deuxième faisceaux se recouvrent au moins partiellement verticalement ; et les deuxième et troisième faisceaux se recouvrent au moins partiellement verticalement.
2. Dispositif lumineux selon la revendication précédente, comportant en outre le une unité de contrôle apte à contrôler sélectivement l’intensité lumineuse de chacun des pixels du deuxième faisceau de sorte à projeter un motif dans le sous-faisceau formé par la combinaison des deuxième et troisième faisceaux.
3. Dispositif lumineux selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le sous-faisceau formé par la combinaison des premier et deuxième faisceaux présente un maximum d’intensité centré sur la ligne d’horizon et un axe vertical par lequel passe l’axe optique du dispositif lumineux.
4. Dispositif lumineux selon selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le premier module est apte à projeter un quatrième faisceau de type route partiel pixélisé juxtaposé horizontalement au premier faisceau de type route partiel pixélisé.
5. Dispositif lumineux selon la revendication précédente, dans lequel le deuxième module est apte à projeter un cinquième faisceau de type route partiel pixélisé se recouvre au moins partiellement ou soit juxtaposé horizontalement au premier faisceau de type route partiel pixélisé.
6. Dispositif lumineux selon la revendication précédente, dans lequel les premier et deuxième modules sont agencés de sorte à ce que le premier faisceau soit situé entre les quatrième et deuxièmes faisceaux ou entre les cinquièmes et deuxièmes faisceaux.
7. Dispositif lumineux selon l’une des revendications 4 à 6, dans lequel le deuxième module est agencé de sorte à ce que le deuxième faisceau peut recouvrir au moins partiellement horizontalement avec le quatrième faisceau de type route partiel pixélisé.
8. Dispositif lumineux selon l’une des revendications précédentes, dans lequel chaque faisceau pixélisé présente une amplitude verticale d’au moins 5° et une amplitude horizontale d’au moins 5°.
9. Dispositif lumineux selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la résolution du 1 er faisceau est sensiblement identique à la résolution du 4eme faisceau.
10. Dispositif lumineux selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la résolution du 2eme faisceau est sensiblement identique à la résolution du 5eme faisceau.
1 1. Dispositif lumineux selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la résolution de chacun des 1 er, 2eme, 4eme et 5eme faisceaux est sensiblement identique.
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