WO2023030808A1 - Module lumineux pour vehicule automobile - Google Patents

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WO2023030808A1
WO2023030808A1 PCT/EP2022/071660 EP2022071660W WO2023030808A1 WO 2023030808 A1 WO2023030808 A1 WO 2023030808A1 EP 2022071660 W EP2022071660 W EP 2022071660W WO 2023030808 A1 WO2023030808 A1 WO 2023030808A1
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row
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module
patterns
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Yves Gromfeld
Sylvain Prime
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Valeo Vision
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    • F21S41/285—Refractors, transparent cover plates, light guides or filters not provided in groups F21S41/24 - F21S41/2805
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    • 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

Definitions

  • the present invention relates to the field of lighting and/or signaling and the organs, in particular optical, which participate therein. It finds a particularly advantageous application in the field of motor vehicles.
  • it relates to a light module for a motor vehicle, and to a lighting and/or signaling device equipped with such a module.
  • a segmented beam also called pixelated
  • This beam can, in particular, be used to complete the lighting of a dipped type beam, to globally form a road type lighting.
  • the segmented beam can also be part of a "dip” type lighting beam.
  • the segmented beam then forms, for example, in code mode, the angled portion, also called “kink", of the "code” beam.
  • the segmented beam guarantees the maximum value of the dipped beam illuminance (Emax) at a location meeting the regulations while giving a long throw to the overall dipped beam.
  • Emax the maximum value of the dipped beam illuminance
  • a complementary beam can be produced, associated with a base beam totally or at least mainly projected below a horizontal cut-off line of the type used for the dipped beam function, the complementary beam being added to the base beam so as to complete it above the cut line; advantageously, this complementary beam is adaptive to switch on or off certain parts of the overall projected beam, for example for anti-dazzle functions.
  • ADB for Adaptive Driving Beam
  • a segmented beam is a beam whose projection forms an image composed of beam segments, each segment being able to be lit independently.
  • a pixelated light source can be used to form these segments.
  • Such a source comprises a plurality of selectively activatable emissive elements. The emissive elements are typically placed next to each other on a support, with a certain pitch.
  • Patent publication FR 3077362 A1 discloses a light module for a motor vehicle which comprises rows of light sources in the form of light-emitting diodes and optical means making it possible to optically process the rays coming from the diodes in order to construct automotive lighting beams in an adaptive manner.
  • Light-emitting diodes have a light-emitting part proper and an optical housing surrounding the light-emitting part's exit face, this housing forming a first optical element on the path of the rays.
  • the light-emitting diodes used according to this prior art are therefore relatively spaced from each other, given their housing, which makes it quite easy to provide a volume effect to the overall beam.
  • optical means associated with the diodes nevertheless involve considerable complexity in order to avoid edge effects between the unit beams emitted by each diode; indeed, without subsequent optical processing, the projected pixels would be separated from each other by dark edges due to the significant pitch of their implantation on their support.
  • An object of the present invention is in particular to propose a solution to this problem, by authorizing an alternative as regards the association of light sources and optical means.
  • an association of sources and patterns is formed so as to achieve, when desired, a more homogeneous light distribution. This is done with a limited footprint, and following the row logic of juxtaposition of light sources.
  • the design of the optical element is also simplified in that it works only by transmission, without having recourse to internal reflections.
  • the optical element has a simplified light ray entry face, for example without requiring the use of patterns such as those of microlenses. Furthermore, a single optical part can be used for several rows of sources. In this way, we do away with primary optics of complex shape such as light guides.
  • manufacturing can be simplified, especially by conventional molding techniques, both with polymeric materials, such as polycarbonate, and with glass.
  • Another aspect relates to a motor vehicle lighting and/or signaling device equipped with at least one module as described previously.
  • it may comprise two juxtaposed modules in the direction of juxtaposition of the sources.
  • Another aspect relates to a motor vehicle equipped with at least one module and/or such a device.
  • the vehicle may be fitted with a first device at the front right and a second device at the front left.
  • Figures 8A and 8B show two examples of parts of the first beam as it can be created by two modules like those of the , in the form of isocandela curves, (that is to say having the same light intensity).
  • Figures 9A and 9B show two examples of parts of first and second beams as they can be created by two modules like those of the , in the form of isocandela curves.
  • verticality In the characteristics set out below, terms relating to verticality, horizontality and transversality (or lateral direction), or their equivalents, are understood to be in relation to the position in which the lighting system is intended. to be mounted in a vehicle.
  • the terms “vertical” and “horizontal” are used in this description to designate directions, along an orientation perpendicular to the plane of the horizon for the term “vertical” (which corresponds to the height of the systems), and along an orientation parallel to the plane of the horizon for the term “horizontal”. They are to be considered in the operating conditions of the device in a vehicle. The use of these words does not mean that slight variations around the vertical and horizontal directions are excluded from the invention.
  • an inclination relative to these directions of the order of + or – 10° is considered here as a minor variation around the two preferred directions.
  • the inclination is in principle between -5° and +4° and it is between -6° and +7.5° laterally.
  • the adjectives "lower” and "upper” are to be taken in relation to the vertical direction; in the same context, an upper element will be located above (but not necessarily in contact, nor directly to the right) of a lower element, following the vertical direction.
  • Motor vehicle headlamps may be provided with one or more light modules arranged in a box closed by a glass so as to obtain one or more lighting and/or signaling beams at the exit of the headlamp.
  • a module of the invention can equip a vehicle, and, preferably, the latter is also equipped with at least one other module for the projection of at least one other beam.
  • a projector can also be complex and combine several modules which can, moreover, possibly share components.
  • the invention can take part in a main beam function which has the function of illuminating the scene facing the vehicle over a wide area, but also over a substantial distance, typically about two hundred meters.
  • This light beam due to its lighting function, is located mainly above the horizon line. It may have a slightly upward illumination optical axis, for example.
  • it can be used to generate a lighting function of the "complementary" type which forms a portion of a main beam complementary to that produced by a near-field beam, the road complement seeking in whole or at least mainly to illuminate above the horizon line while the near field beam (which may have the specificities of a dipped beam) seeks to illuminate entirely or at least mainly below the horizon line.
  • the road complement can therefore be a main part of the overall "road" beam and be associated with another beam participating in the code.
  • the module proposed here can also be used to produce all or part of the components of the near field beam.
  • a beam emitted by the module can be used to form a base portion of the near-field beam (i.e. typically a relatively laterally spread projection at the front of the vehicle, mostly or totally below the line d horizon, generally looking for a good distribution of illumination over the entire illuminated area).
  • the beams of the dipped beam type which typically have a first lateral zone (normally on the edge of the roadway side) projecting at a slightly higher height than in a second lateral zone (normally on the middle of the roadway side), these two zones following laterally with the presence of a bend or bend between them.
  • the first lateral zone thus comprises a bent portion, or "kink” in English, and gives the range to the overall cutoff beam.
  • one of the beams projected by the module is a cut-off beam and another beam projected by the module is a complementary driving beam.
  • one of the beams is a cut-off beam and another beam is a spread beam serving as the basis for a near-field beam (typically a dipped beam or dipped beam).
  • the device can also be used to form other lighting functions via or apart from those described above, in relation to the adaptive beams.
  • each row of sources can be controlled so as to activate them selectively. This means that all the emissive elements are not necessarily simultaneously active, i.e. emissive of light. This function allows you to modulate the shape of the rendered beam. If a light source is not activated, its image, as projected by the optical device, will be zero. It then forms an illumination void in the resulting global beam. This vacuum relates to the phenomena of coupling at the level of the source and the effects of stray light from near optics.
  • the sources are preferably part of a light-generating system which preferably comprises a support, one face of which carries selectively activatable sources, based on the technology of semiconductor emissive elements, among which are light-emitting diodes LED , as detailed below.
  • the system according to the invention may comprise a unit for controlling the activation of each of the sources, configured to produce at least one dark zone forming a tunnel in a projected beam by deactivating a group of adjacent sources, the unit for control being configured to determine the number of sources of the group corresponding to the dark zone according to the width dimension of the sources.
  • the driver unit may include a computer program product, preferably stored in non-transitory memory, wherein the computer program product includes instructions which, when executed by a processor, determine the sources to be activated, in particular to obtain at least one dark zone (in which the sources are not activated) of a determined surface taking into account the variable surface of the images of the elements.
  • the conventional sources currently used in the automotive field are light-emitting diodes, also commonly called LEDs, individually encapsulated in a casing; the light-emissive portion of the diode is covered by at least one light-transmissive layer, for example made of transparent polymer material. Depending on the shape given to the transmissive layer, it can serve as primary optics from the generation of light in the diode. Thus, such an LED forms a complex assembly combining an emissive part and an optical part. Moreover, when these LEDs are arranged next to each other, the emissive parts of the adjacent LEDs are relatively far from each other, which requires an optical projection designed not to image this spacing between the LEDs.
  • the present invention uses electroluminescent light sources with a maximized emissive part.
  • these sources can be equipped with at least one chip using semiconductor technology and capable of emitting light.
  • the term "light source” here means a set of at least one elementary source capable of producing a flux leading to the generation at the output of the module of the invention at least one light beam.
  • the source used is delimited laterally by several circumferential walls which extend along the growth axis of the diode and by a terminal face.
  • the terminal face in this case, comprises an emissive part through which light is emitted when the diode is biased.
  • the emissive part is typically either a layer, which can be called an active layer, in which the generation of photons takes place by electron-hole recombinations, or, which is more common in particular for white light, a conversion layer provided with fillers, such as phosphorus particles, making it possible to re-emit photons produced in the active layer in a wavelength band suited to the application.
  • a layer which can be called an active layer, in which the generation of photons takes place by electron-hole recombinations, or, which is more common in particular for white light, a conversion layer provided with fillers, such as phosphorus particles, making it possible to re-emit photons produced in the active layer in a wavelength band suited to the application.
  • the light source according to the invention is equipped with a maximized emissive part.
  • the emissive part is exposed to the end face of the source and occupies at least 90% of the surface of said end face, preferably 98% and even more preferably 100% of the surface. In the latter case, the emissive part then forms the light exit face of the source.
  • the end face of the source is of rectangular section, which is typical for LED chips.
  • the emissive part also has a rectangular section whose size is slightly smaller than that of the exit face.
  • the length of one of the sides of the emissive part is less than the length of one of the sides of the end face of the source by a value comprised between 10 micrometers to 40 micrometers.
  • the distance between an edge of the terminal face and an edge of the emissive part can be between 5 micrometers to 20 micrometers.
  • the maximized size of the emissive part translates into a reduction in the size of the casing surrounding the light-emitting diode.
  • the package may include edges which cover the circumferential walls of the diode. By having the emissive part occupying almost all, or even all, of the terminal face of the diode, these edges can be configured so that they have a very small thickness, for example of the order of a few micrometers.
  • the case surrounding the light-emitting diode is almost the same size as this diode.
  • the size of the package protrudes only a few micrometers from the end face of the diode.
  • the light sources include at least two rows of sources on a common substrate.
  • This arrangement of elements can result from growth on the substrate from which they respectively grew, or from any other production method, for example by transferring elements by transfer techniques.
  • Different arrangements of light-emitting elements can meet this definition of monolithic matrix, provided that the light-emitting elements have one of their main dimensions of elongation substantially perpendicular to a common substrate and that the transverse spacing between the pixels, formed by one or more light-emitting elements grouped together electrically, is small in comparison with the spacings imposed in known arrangements of generally square and flat chips soldered on a printed circuit board.
  • this is a monolithic light-emitting source which is divided into several individual segments.
  • the individual segments are separated by a thin wall, made for example of silicone.
  • the thickness of this thin wall is between 10 micrometers and 25 micrometers. It is possible in particular to use such sources marketed under the brand name PixCell® by the company Samsung®.
  • Y is shown in top view a projection device provided with two modules 3 according to the invention. These two modules 3 share a projection lens 40 through which the output of the beams emitted by each of the modules 3 takes place. Upstream of the projection lens 40, in this example, a field lens 50 equips each module 3 in particular to produce a beam spread. Going up along the direction of the optical axis of this assembly, here represented by the X axis on the XY marker, there is an optical element 30 for each module 3. At the rear of each optical element 30, it will be seen that light sources are placed.
  • the front face of the sources is as close as possible to, or even in contact with, the input face of the optical element.
  • separation surfaces are advantageously provided, such as the median wall visible at the . It is understood that this example is purely indicative; in particular, the nature, the number and the arrangement of the lenses 40 and 50 are given by way of illustration only, any suitable optical system being able to be implemented.
  • the dimension Z advantageously represents the vertical and the dimension X is advantageously horizontal; the dimension X is preferably that of the optical axis
  • the path of the light rays takes place, in the illustration, from left to right from two rows 10,20 of light sources of the type indicated above.
  • An optical element 30,60 directly follows each row 10,20 and it will be seen later that the optical elements 30,60 make it possible to produce a predetermined spreading and a homogenization of the light which comes out of it.
  • the following examples include two optical elements 30.60 each associated with a row 10.20 of light sources.
  • this case is not limiting and only one association of a row of sources and an optical element is possible; conversely, more than two associations of rows of sources and optical element are also possible.
  • the optical elements 30, 60 are made in a common manner, in a single piece from a single material, for example by molding a polymer material such as polycarbonate or even glass. But this provision is not limiting and it is quite possible to provide optical elements 30,60 physically separated from each other or made in two joined parts, and preferably joined together.
  • the rays generated by the row 10 passing through the optical element 30 are optically reprocessed by the subsequent optical device, here via a field lens 50 and then a projection lens 40.
  • the beam produced from of the rays of the first row 10 of sources bears the reference 1; in this example, at the output of module 3, the rays of the beam are directed downwards, to form or participate in forming a low beam.
  • the module 3 comprises a second row 20 of sources whose rays follow a path through the second optical element 60, the lens 50 and the lens 40; the beam 2 resulting from the rays of the second row 20 is here directed upwards at the output of the module 3, for example to form or participate in forming a road complement beam, for example with an adaptation function, by command of extinguishing ignition of certain sources.
  • the optical elements 30,60 There is a front view, from the side of the exit face, of the optical elements 30,60.
  • the light sources are represented which are at the rear of its elements 30,60; the rows 10,20 each comprise a plurality of light sources juxtaposed along a direction of juxtaposition Y advantageously oriented perpendicular to an optical axis direction X of the optical system of the module, visible at the .
  • each row is not limiting and it can be different from a first row 10 to the other row 20.
  • the module can include other rows.
  • the first row 10 and the second row 20 are advantageously located in the same plane, and preferably on the same support. In one embodiment, this plane is perpendicular to the X direction.
  • the rows of sources are centered along the dimension Y of the optical element 30, 60 which corresponds to them.
  • the latter preferably directly receives the light emitted by the sources of rows 10,20. This means that there are no intermediate optical components between the sources and the primary optical element 30, and in particular no optics linked to the sources.
  • the primary optical element 30 is configured to produce at least vertical spreading of the light.
  • the primary optical element 30 is in the form of an elongated member. It is a one-piece piece, and advantageously came from a single material. It may thus have the shape of a bar. It can be a glass member or a polymeric material suitable for an optical application, such as polycarbonate. It can be made by molding.
  • the two elements can also be made in one piece.
  • the elements 30,60 have a particular 32,62 exit face.
  • the first element 30 comprises patterns 33 which follow one another along the direction of juxtaposition Y. They may have the same height (along Z) and the same width (along Y). They are configured to produce lateral and vertical ray spread.
  • each pattern 33 has a double convex profile: depending on the width of the element 30, each pattern 33 forms a convexity, giving it a lateral convexity; preferably, this curvilinear profile.
  • each pattern 33 has a convexity, preferably also advantageously curvilinear.
  • one and/or the other of these profiles can be in the form of a portion of a sinusoid.
  • One and/or the other of the profiles can be in an arc. These profiles can both be in the form of an arc.
  • the patterns 33 form a torus surface portion.
  • the patterns 33 can be linked continuously, the hollows between two convex patterns also having the shape of portions of a sinusoid.
  • it is possibly the complete profile of a succession of patterns 33, or even of all the patterns, which is sinusoidal.
  • each pattern 33 is less than 1 mm, and preferably is equal to 0.5 mm, to within plus or minus 0.1 mm.
  • the dimension along Z, that is to say the vertical dimension of the pattern 33 in projection in the YZ plane, of each pattern 33 is greater than its width, and may for example be at least eight times greater.
  • the succession of patterns 33 is carried out in a contiguous manner, that is to say that the patterns 33 are linked together in the direction of juxtaposition Y without intermediate parts.
  • a row of patterns 33 is thus obtained on the exit face 32, advantageously in the form of a succession of beads.
  • the light passing through the patterns is homogenized to reduce, or even eliminate, the pixelation effect that can usually be produced by the use of a row of individual sources.
  • the number of sources and their position and the number of patterns 33 and their position there are fewer sources in the row 10 than patterns 33 in the element 30.
  • there are no particular links of correspondence between the sources and the patterns and the light is treated differently for each source of row 10.
  • a row 10 comprising twenty sources can be used.
  • the pattern pitch is different from the source pitch.
  • the width dimension, taken along the Y direction, of the patterns is preferably different from the width dimension of the sources.
  • the sources have an identical width dimension.
  • an arrow dimension of the pattern profile 33 that is to say on a pattern height value (giving the dimension of the profile in a radial direction).
  • this profile has a height of convexity, or deflection, from a chord joining the ends of the circular arc.
  • the deflection can typically have a value less than the radius of the circular arc.
  • the angular sector traveled by the exit face is all the greater, which favors the deflection of the light.
  • This sector can at least be equal to 45°, depending on one possibility, or even up to 180° for a deflection equal to the radius of the arc of a circle.
  • the overall angular deviation of the light rays is greater than or equal to 1°.
  • this deviation is preferably greater than or equal to 2° and/or preferably less than or equal to 5°.
  • the deviation is preferably equal to 1°, plus or minus 10%.
  • the patterns 33 it is not necessary for the patterns 33 to occupy the entire exit face 32. A part of the latter may be smooth to produce a more precise portion of the beam, the directionality of light being greater there, without leaving any homogenization of the patterns 33. This is the case in FIGS. 3 and 4, with a zone without a pattern 34, here located below the patterns 33 relative to the direction Z. in the shape continuity of the profile of the patterns 33 along Z, in the sense that the profile of the zone 34 can also be convex along this direction. On the other hand, in the direction of juxtaposition, zone 34 is monotonous.
  • the patterns 33 can be formed as elements of matter in elevation above a geometric surface forming the area 34.
  • Area 34 is of particular interest in a cut-off beam context. Indeed, in such a beam, a portion with a change of direction, with the shape of an elbow (the English term used is generally kink) is desired slightly above a more spread out part of the beam. In this context, area 34 can be used to produce the angled portion, with a more precise outline, and patterned area 33 for a lower portion of such a beam.
  • row 10 is one height level below half the height of patterns 33.
  • row 10 is centered across the width of row of patterns 33.
  • FIGS. 3 and 4 provide an example of complementary formation of the second optical element 60.
  • the element 60 also has patterns 63 on its output face 62.
  • the patterns 63 can have an identical shape or no to that of grounds 33; the same is true for their dimensions.
  • the patterns 63 are also portions of toric surfaces; and their dimensions are identical along Y and along Z.
  • the whole of the output face 62 of the element 60 can be provided with patterns 63.
  • the patterns 63 do not occupy the entirety of the face 62.
  • a small zone 64 of profile advantageously equivalent to that of the zone 34 is present; more particularly, zone 34 is inserted between row of patterns 33 and row of patterns 63, the whole being superimposed in direction Z. And in this example, zone 64 forms a connecting portion with zone 34.
  • the second row 20 is one height level above half the height of the patterns 63.
  • the row 20 is centered across the width of the row of patterns 63
  • At the entrance at least one of the entrance face 31 of the first element 30 and the entrance face 61 of the second element 60 has a flat zone, respectively 311.611.
  • the rows 10 20 of sources are located opposite a flat zone 311.611.
  • the ends of the optical elements 30,60 may include a curved part, 312,612.
  • the shape is chosen appropriately to avoid internal reflections.
  • a slightly concave shape is implemented, which moreover translates into a progressive variation in thickness, along the direction X, of the optical element .
  • the upper part of the shows, for a first module 3, a row of pixels 11 corresponding to the emission from the sources of row 10, and, above, a row of pixels 21 corresponding to the emission from the sources of row 20.
  • the part lower part of the presents an equivalent result for a second module 3.
  • the beams are shifted by half a pixel width (forming a shift along the Y direction by a value d) in order to obtain a dark tunnel resolution finer, but also possibly of DBL (Dynamic Bending Light) type variation.
  • our finest resolution is half a pixel.
  • superimposing the light of two modules 3 can make it possible to sum the maximum illumination values and thus guarantee the desired maximum illumination value.
  • a final possible benefit is that the layering helps to even out the overall beam.
  • isocandela curves curves of lines of the same light intensity
  • the first beam thus produced takes part in a dipped headlight, of which we note a segment 12 forming a cut-off zone.
  • a second device mounted on the right side of the vehicle, and also comprising two contiguous modules 3, can form a beam with the same function, with a possibly slightly different shape in terms of lateral spreading of light.
  • segment 12 corresponding to the definition of a cut.
  • FIGS. 9A and 9B show isocandela curves corresponding to the association of the first and second beams 2 produced by two contiguous modules 3 (like those of the ) of a device, mounted on the left side of a vehicle in the case of the , and on the right for the (for right-hand drive), upon activation of the first and second rows 10, 20 of sources.
  • two modules 3 to define complementary lateral extensions of the beams 2, here to form a beam participating in the formation of a main beam; a significant portion of light is directed above the horizon line.
  • the first beam 1 makes it possible in particular to define a cutoff zone at the top of the global beam, around the horizon line.
  • the spread beam mainly produces the underlying part, with a larger angular aperture.
  • the selective extinction of a light source of the second row 20 can form a shadow zone in the projected beam where there is possibly a vehicle traveling in the opposite direction and/or a vehicle which is in front in the same direction. traffic (previous vehicle).
  • a module has previously been described in various embodiments and a combination of two modules.
  • juxtaposed modules can be grouped together in a single device housing, and possibly share common mechanical support elements.

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Abstract

L'invention concerne un module lumineux pour véhicule automobile, comprenant : • - une première rangée (10) de sources lumineuses juxtaposées selon une direction de juxtaposition (Y), configurée pour produire un premier faisceau de sortie (1); • - un premier élément optique (30) doté d'une face d'entrée (31) configurée pour recevoir les rayons lumineux des sources de la première rangée (10) et d'une face de sortie (32) configurée pour projeter les rayons lumineux, Les sources lumineuses de la première rangée (10) sont des sources électroluminescentes à partie émissive maximisée, et la face de sortie (32) du premier élément optique (30) comprend des premiers motifs (33) juxtaposés selon la direction de juxtaposition (Y) et pourvus d'un premier profil convexe suivant la direction de juxtaposition (Y) et d'un deuxième profil convexe suivant une deuxième direction perpendiculaire (Z) à la direction de juxtaposition (Y).

Description

Module lumineux à sources à partie émissive maximisée
La présente invention concerne le domaine de l’éclairage et/ou de la signalisation et les organes, notamment optiques, qui y participent. Elle trouve pour application particulièrement avantageuse le domaine des véhicules automobiles. Notamment, elle est relative à un module lumineux pour véhicule automobile, et à un dispositif d’éclairage et/ou de signalisation muni d’un tel module.
 ETAT DE LA TECHNIQUE
Dans le secteur de l’automobile, on connaît des dispositifs susceptibles d’émettre des faisceaux lumineux, encore appelés fonctions d’éclairage et/ou de signalisation, répondant en général à des réglementations.
Récemment, on a développé des technologies permettant de produire un faisceau segmenté, aussi appelé pixélisé, pour réaliser des fonctions d’éclairage avancées. C’est notamment le cas pour une fonction d’éclairage de type « route complémentaire » généralement basée sur une pluralité d’unités d’illumination comportant chacune une diode électroluminescente, diodes qui peuvent être pilotées individuellement. Ce faisceau peut, notamment, servir à compléter l’éclairage d’un faisceau de type code, pour former globalement un éclairage de type route. Le faisceau segmenté peut également faire partie d’un faisceau d’éclairage de type « code ». En particulier, le faisceau segmenté forme alors par exemple, en mode code, la portion coudée, encore appelée « kink », du faisceau « code ». En outre, le faisceau segmenté garantit la valeur maximale de l’éclairement du faisceau « code » (Emax) à un endroit respectant les réglementations tout en donnant une longue portée au faisceau « code » global. En mode « route », l’ensemble des diodes peut être activé.
Le faisceau résultant de différents segments de faisceau issus de chacune des diodes, est projeté au moyen d’un système optique de projection comprenant plusieurs lentilles. Par exemple, on peut produire un faisceau complémentaire, associé à un faisceau de base totalement ou pour le moins majoritairement projeté en dessous d’une ligne horizontale de coupure du type utilisé pour la fonction de feu de croisement, le faisceau complémentaire s’additionnant au faisceau de base de sorte à le compléter au-dessus de la ligne de coupure ; avantageusement, ce faisceau complémentaire est adaptatif pour allumer ou éteindre certaines parties du faisceau global projeté, par exemple pour des fonctions anti-éblouissement. L’acronyme ADB (pour Adaptative Driving Beam signifiant faisceau de route adaptatif) est utilisé pour ce type de fonction.
Dans la présente description, on appelle faisceau segmenté un faisceau dont la projection forme une image composée de segments de faisceau, chaque segment pouvant être allumé de manière indépendante. On peut employer une source de lumière pixélisée pour former ces segments. Une telle source comprend une pluralité d’éléments émissifs activables sélectivement. Les éléments émissifs sont typiquement placés les uns à côté des autres sur un support, avec un certain pas.
La publication brevet FR 3077362 A1 divulgue un module lumineux pour véhicule automobile qui comporte des rangées de sources lumineuses sous forme de diodes électroluminescentes et des moyens optiques permettant de traiter optiquement des rayons issus des diodes pour construire des faisceaux d’éclairage automobile de manière adaptative. Les diodes électroluminescentes possèdent une partie émissive de lumière proprement dite et un boîtier optique entourant la face de sortie de lumière de la partie émissive, ce boîtier réalisant un premier élément optique sur le trajet des rayons. Par construction, les diodes électroluminescentes employées selon cette antériorité sont donc relativement espacées les unes des autres, compte tenu de leur boîtier, ce qui permet assez facilement de procurer un effet volumique au faisceau global. Mais les moyens optiques associés aux diodes, selon une telle solution technique, impliquent malgré tout une complexité importante pour éviter des effets de bord entre les faisceaux unitaires émis par chaque diode ; en effet, sans traitement optique ultérieur, les pixels projetés seraient séparés les uns des autres par des bords sombres du fait du pas significatif de leur implantation sur leur support.
Un objet de la présente invention est notamment de proposer une solution à ce problème, en autorisant une alternative quant à l’association de sources lumineuses et de moyens optiques.
Les autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à l'examen de la description suivante et des dessins d'accompagnement. Il est entendu que d'autres avantages peuvent être incorporés.
RESUME
Pour atteindre cet objectif, selon un mode de réalisation on prévoit un module lumineux pour véhicule automobile, comprenant :
  • une première rangée de sources lumineuses juxtaposées selon une direction de juxtaposition Y, la première rangée étant configurée pour produire un premier faisceau de sortie ;
  • un premier élément optique doté d’une face d’entrée configurée pour recevoir les rayons lumineux des sources de la première rangée et d’une face de sortie configurée pour projeter les rayons lumineux après transmission dans le premier élément optique ,
    caractérisé en ce que les sources lumineuses de la première rangée sont des sources électroluminescentes à partie émissive maximisée, et en ce que la face de sortie du premier élément optique comprend des premiers motifs juxtaposés selon la direction de juxtaposition Y et pourvus chacun d’une part d’un premier profil convexe suivant la direction de juxtaposition Y et d’autre part d’un deuxième profil convexe suivant une deuxième direction perpendiculaire Z à la direction de juxtaposition Y.
Ainsi, on tire profit de ce type de sources de lumière de sorte à disposer ces sources très proches les unes des autres (typiquement avec un espace de moins de 50 microns, voire de moins de 25 microns). Il est possible de venir imager directement au niveau de ces sources ; cependant, l’efficacité du système optique est maintenue et on opère une mise en forme, notamment verticale, des pixels, par l’intermédiaire de l’élément optique primaire qui est un élément commun aux sources.
Ainsi, on forme une association de sources et de motifs de sorte à réaliser, lorsque cela est souhaité, une répartition de lumière plus homogène. Cela s’effectue avec un encombrement limité, et en suivant la logique de rangée de juxtaposition des sources lumineuses.
De manière avantageuse, la conception de l’élément optique est simplifiée également en ce qu’il travaille uniquement par transmission, sans avoir recours à des réflexions internes.
Suivant une possibilité avantageuse, l’élément optique présente une face d’entrée de rayons lumineux simplifiée, par exemple sans nécessiter le recours à des motifs comme ceux de microlentilles. En outre, une seule pièce optique peut être employée pour plusieurs rangées de sources. De cette manière, on s’affranchit donc des optiques primaires de forme complexe telles que les guides de lumières.
Par exemple, la fabrication peut être simplifiée, notamment par des techniques de moulage conventionnelles, et ce aussi bien avec des matériaux polymères, comme le polycarbonate, qu’avec du verre.
Un autre aspect concerne un dispositif d’éclairage et/ou de signalisation de véhicule automobile équipé d’au moins un module tel que décrit précédemment. Éventuellement, il peut comporter deux modules juxtaposés suivant la direction de juxtaposition des sources.
Un autre aspect est relatif à un véhicule automobile équipé d’au moins un module et/ou un tel dispositif. Le véhicule peut être équipé d’un premier dispositif à l’avant droit et d’un deuxième dispositif à l’avant gauche.
 BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
Les buts, objets, ainsi que les caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront mieux de la description détaillée d’un mode de réalisation de cette dernière qui est illustré par les dessins d’accompagnement suivants dans lesquels :
La représente un exemple de réalisation en vue de dessus d’un dispositif de projection muni de deux modules.
La représente une vue de profil avec le trajet de rayons lumineux.
La représente une vue de face d’un exemple d’élément optique.
La représente une illustration en perspective de l’élément optique de la figure précédente.
La représente une vue de section de l’élément optique au niveau d’une ligne de jonction entre deux portions curvilignes convexes.
La montre le profil en vue de dessus de l’élément optique.
La schématise les segments de chaque faisceau tels que projetés par deux modules.
Les figures 8A et 8B montrent deux exemples de parties de premier faisceau tel qu’il peut être créé par deux modules comme ceux de la , sous forme de courbes isocandela, (c’est-à-dire présentant une même intensité lumineuse).
Les figures 9A et 9B montrent deux exemples de parties de premier et deuxième faisceaux tels qu’ils peuvent être créés par deux modules comme ceux de la , sous forme de courbes isocandela.
La illustre une projection d’un faisceau de champ proche.
La montre une projection globale sous forme de courbes isocandela d’un faisceau résultant de type croisement comprenant deux premiers faisceaux de type coupure issus de deux modules combinés avec un faisceau de champ proche.
La représente une illustration de courbes isocandela pour une projection combinée d’un premier faisceau, d’un deuxième faisceau et d’un faisceau de champ proche, formant un faisceau résultant de type route adaptatif.
Les dessins sont donnés à titre d'exemples et ne sont pas limitatifs de l’invention. Ils constituent des représentations schématiques de principe destinées à faciliter la compréhension de l’invention et ne sont pas nécessairement à l'échelle des applications pratiques.
 DESCRIPTION DÉTAILLÉE
Avant d’entamer une revue détaillée de modes de réalisation de l’invention, sont énoncées ci-après des caractéristiques optionnelles qui peuvent éventuellement être utilisées en association ou alternativement :
  • la face de sortie 32 du premier élément optique 30 comprend une zone sans motif 34 présentant un profil convexe suivant la deuxième direction Z ;
  • le premier profil convexe et le deuxième profil convexe des premiers motifs 33 sont curvilignes ;
  • le premier profil convexe et le deuxième profil convexe des premiers motifs 33 forment une portion de tore.
  • la face de sortie 32 du premier élément optique 30 présente un profil curviligne concave suivant la direction de juxtaposition Y ;
  • une deuxième rangée 20 de sources lumineuses sont juxtaposées selon la direction de juxtaposition Y, la deuxième rangée 20 étant configurée pour produire un deuxième faisceau de sortie 2 ;
  • un deuxième élément optique 60 est doté d’une face d’entrée 61 configurée pour recevoir les rayons lumineux des sources de la deuxième rangée 20 et d’une face de sortie 62 configurée pour projeter les rayons lumineux après transmission dans le deuxième élément optique 60,
  • les sources lumineuses de la deuxième rangée 20 sont des sources électroluminescentes à partie émissive maximisée, et en ce que la face de sortie 62 du deuxième élément optique 60 comprend des deuxièmes motifs 63 juxtaposés selon la direction de juxtaposition Y et pourvus chacun d’une part d’un premier profil convexe suivant la direction de juxtaposition Y et d’autre part d’un deuxième profil convexe suivant la deuxième direction Z.
  • Le premier profil convexe et le deuxième profil convexe des deuxièmes motifs 63 sont curvilignes ;
  • le premier profil convexe et le deuxième profil convexe des deuxièmes motifs 63 forment une portion de tore ;
  • le premier élément optique 30 et le deuxième élément optique 60 sont formés dans une pièce venue d’une même matière ;
  • les premiers motifs 33 et les deuxièmes motifs 63 sont en superposition selon la deuxième direction Z ;
  • la zone sans motif 34 est intercalée entre les premiers motifs 33 et les deuxièmes motifs 63 ;
  • la première rangée 10 et la deuxième rangée 20 sont portées par un support plan perpendiculaire à un axe optique X du premier élément optique 30 et du deuxième élément optique 60 ;
  • la face d’entrée 31 du premier élément optique 30 et la face d’entrée 61 du deuxième élément optique 60 comportent chacune une zone plane parallèle au support plan ;
  • au moins l’un parmi le premier faisceau 1 et le deuxième faisceau 2 forme ou participe à former un faisceau résultant choisi parmi : un faisceau de coupure de feu de croisement, un faisceau de complément route.
  • éventuellement, le premier élément optique 30 et le deuxième élément optique 60 présentent des motifs de même forme, voire de même dimension ;
  • éventuellement, le premier élément optique 30 et le deuxième élément optique 60 présentent un même profil curviligne concave suivant la direction de juxtaposition Y ;
  • de préférence, le nombre de sources de la première rangée 10 est strictement inférieur au nombre de premiers motifs 33 ; éventuellement, il y a au moins 30 % de premiers motifs 33 en plus ; de préférence, les sources de la première rangée 10 ne sont pas réparties régulièrement relativement aux motifs, de sorte à ce que les sources et les motifs ne soient pas en correspondance régulière, par exemple deux par deux.
  • de préférence, le nombre de sources de la deuxième rangée 20 est strictement inférieur au nombre de deuxièmes motifs 63 ; éventuellement, il y a au moins 15 % de deuxièmes motifs 63 en plus ; de préférence, les sources de la deuxième rangée 20 ne sont pas réparties régulièrement relativement aux motifs, de sorte à ce que les sources et les motifs ne soient pas en correspondance régulière, par exemple deux par deux ;
  • le premier élément optique 30 et le deuxième élément optique 60 peuvent être réalisés par moulage d’une seule pièce.
Dans les caractéristiques exposées ci-après, des termes relatifs à la verticalité, l’horizontalité et à la transversalité (ou encore direction latérale), ou leurs équivalents, s’entendent par rapport à la position dans laquelle le système d’éclairage est destiné à être monté dans un véhicule. Les termes « vertical » et « horizontal » sont utilisés dans la présente description pour désigner des directions, suivant une orientation perpendiculaire au plan de l’horizon pour le terme « vertical » (qui correspond à la hauteur des systèmes), et suivant une orientation parallèle au plan de l’horizon pour le terme « horizontal ». Elles sont à considérer dans les conditions de fonctionnement du dispositif dans un véhicule. L’emploi de ces mots ne signifie pas que de légères variations autour des directions verticale et horizontale soient exclues de l’invention. Par exemple, une inclinaison relativement à ces directions de l’ordre de + ou – 10° est ici considérée comme une variation mineure autour des deux directions privilégiées. Par rapport au plan horizontal, l'inclinaison est en principe comprise entre -5° et +4° et elle est comprise entre -6° et +7.5° latéralement. Par ailleurs, les adjectifs « inférieur » et « supérieur » sont à prendre en relation avec la direction verticale ; dans un même contexte, un élément supérieur sera situé au-dessus (mais pas forcément au contact, ni directement au droit) d’un élément inférieur, suivant la direction verticale.
Les projecteurs de véhicule automobile peuvent être munis d’un ou de plusieurs modules lumineux agencés dans un boîtier fermé par une glace de manière à obtenir un ou plusieurs faisceaux d’éclairage et/ou de signalisation à la sortie du projecteur. Un module de l’invention peut équiper un véhicule, et, de préférence, ce dernier est aussi équipé d’au moins un autre module pour la projection d’au moins un autre faisceau. Un projecteur peut aussi être complexe et associer plusieurs modules qui peuvent, en outre, éventuellement partager des composants.
L’invention peut participer à une fonction faisceau de route qui a pour fonction d’éclairer sur une large étendue la scène face au véhicule, mais également sur une distance conséquente, typiquement environ deux cents mètres. Ce faisceau lumineux, de par sa fonction d’éclairage, se situe principalement au-dessus de la ligne d’horizon. Il peut présenter un axe optique d’éclairement légèrement ascendant par exemple. Notamment, il peut servir à générer une fonction d’éclairage du type « complémentaire » qui forme une portion d’un feu de route complémentaire à celle produite par un faisceau de champ proche, le complément route cherchant en totalité ou au moins majoritairement à éclairer au-dessus de la ligne d’horizon alors que le faisceau de champ proche (qui peut présenter les spécificités d’un feu de croisement) cherche à éclairer en totalité ou au moins majoritairement en dessous de la ligne d’horizon. Le complément route peut donc être une partie principale de faisceau global « route » et être associé à un autre faisceau participant au code.
Le module ici proposé peut aussi servir à produire tout ou partie des composants du faisceau de champ proche. Par exemple, un faisceau émis par le module peut servir à former une portion de base du faisceau de champ proche (c’est-à-dire typiquement une projection relativement étalée latéralement à l’avant du véhicule, majoritairement ou totalement sous la ligne d’horizon, en recherchant généralement une bonne répartition de l’illumination sur l’ensemble de la zone éclairée). On peut aussi produire une autre partie d’un faisceau de champ proche, et en particulier un faisceau à coupure ; en effet, les faisceaux du type feu de croisement qui présentent typiquement une première zone latérale (normalement côté bord de la chaussée) projetant à une hauteur un peu supérieure que dans une deuxième zone latérale (normalement côté milieu de chaussée), ces deux zones se suivant latéralement avec la présence d’un virage ou coude entre elles. La première zone latérale comprend ainsi une portion coudée, ou « kink » en anglais, et donne la portée au faisceau à coupure global.
Dans un mode de réalisation, l’un des faisceaux projetés par le module est un faisceau à coupure et un autre faisceau projeté par le module est un faisceau de route complémentaire. Dans un autre mode de réalisation, l’un des faisceaux est un faisceau à coupure et un autre faisceau est un faisceau étalé servant de base à un faisceau de champ proche (typiquement un feu de croisement ou code).
Le dispositif peut aussi servir à former d’autres fonctions d’éclairage via ou en dehors de celles décrites précédemment, en relation aux faisceaux adaptatifs.
On notera que chaque rangée de sources peut être commandée de sorte à les activer sélectivement. Cela signifie que tous les éléments émissifs ne sont pas forcément simultanément actifs, c’est-à-dire émissifs de lumière. Cette fonction permet de moduler la forme du faisceau rendu. Dans le cas où une source lumineuse n’est pas activée, son image, telle que projetée par le dispositif optique sera nulle. Elle forme alors un vide d’éclairage dans le faisceau global résultant. Ce vide s’entend aux phénomènes de couplage au niveau de la source et des effets des lumières parasites de l’optique près.
Les sources font de préférence partie d’un système de génération de lumière qui comprend de préférence un support dont une face porte des sources activables sélectivement, sur la base de la technologie des éléments émissif à semi-conducteur, parmi lesquels figurent les diodes électroluminescentes LED, comme détaillées plus loin.
Le système selon l’invention peut comprendre une unité de pilotage de l’activation de chacune des sources, configurée pour produire au moins une zone sombre formant un tunnel dans un faisceau projeté par désactivation d’un groupe de sources adjacentes, l’unité de pilotage étant configurée pour déterminer le nombre de sources du groupe correspondant à la zone sombre en fonction de la dimension en largeur des sources.
L’unité de pilotage peut comprendre un produit programme d’ordinateur, de préférence stocké dans une mémoire non transitoire, dans lequel le produit programme d’ordinateur comprend des instructions qui, lorsqu’elles sont exécutées par un processeur, permettent de déterminer les sources à activer, en particulier pour obtenir au moins une zone sombre (dans laquelle les sources ne sont pas activées) d’une surface déterminée en tenant compte de la surface variable des images des éléments.
Les sources conventionnelles actuellement utilisées dans le domaine automobile sont des diodes électroluminescentes, encore communément appelées LEDs, encapsulées individuellement dans un boîtier ; la portion émissive de lumière de la diode est recouverte par au moins une couche transmissive de lumière, par exemple en matériau polymère transparent. En fonction de la forme donnée à la couche transmissive, celle-ci peut servir d’optique primaire dès la génération de lumière dans la diode. Ainsi, une telle LED forme un ensemble complexe associant une partie émissive et une partie optique. Par ailleurs, lorsque ces LEDs sont disposées les unes à côté des autres, les parties émissives des LEDs adjacentes sont relativement éloignées l’une de l’autre, ce qui nécessite une projection optique conçue pour ne pas imager cet espacement entre les LEDs.
La présente invention utilise des sources lumineuses électroluminescentes à partie émissive maximisée.
Notamment, ces sources peuvent être dotées d’au moins une puce utilisant la technologie des semi-conducteurs et apte à émettre une lumière. Par ailleurs, le terme « source lumineuse » s’entend ici d’un ensemble d’au moins une source élémentaire apte à produire un flux conduisant à générer en sortie du module de l’invention au moins un faisceau lumineux.
Ici, la source utilisée est délimitée latéralement par plusieurs parois circonférentielles qui s’étendent le long de l’axe de croissance de la diode et par une face terminale. La face terminale, dans ce cas, comprend une partie émissive à travers laquelle est émise la lumière lorsque la diode fait objet d’une polarisation.
La partie émissive est typiquement soit une couche, pouvant être appelée couche active, dans laquelle s’effectue la génération de photons par des recombinaisons électron-trou, soit, ce qui est plus commun en particulier pour de la lumière blanche, une couche de conversion dotée de charges, comme des particules de phosphore, permettant de réémettre des photons produits dans la couche active dans une bande de longueur d’ondes adaptée à l’application.
La source lumineuse selon l’invention est dotée d’une partie émissive maximisée. En effet, selon la présente invention, la partie émissive est exposée à la face terminale de la source et occupe au moins 90% de la surface de ladite face terminale, de préférence 98% et encore plus préférentiellement 100% de la surface. Dans ce dernier cas, la partie émissive forme alors la face de sortie de la lumière de la source.
Dans un mode avantageux, la face terminale de la source est de section rectangulaire, ce qui est typique pour des puces de LEDs. Ainsi, la partie émissive présente également une section rectangulaire dont la taille est légèrement inférieure à celle de la face de sortie. Notamment, la longueur d’un des côtés de la partie émissive est inférieure à la longueur d’un des côtés de la face terminale de la source d’une valeur comprise entre 10 micromètres à 40 micromètres. En d’autres termes, la distance entre un bord de la face terminale et une arrête de la partie émissive peut être comprise entre 5 micromètres à 20 micromètres.
Dans le cas des sources électroluminescentes à emballage individuel, encore appelée puces de LEDs, la taille maximisée de la partie émissive se traduit par une réduction de la taille du boîtier entourant la diode électroluminescente. En effet, le boîtier peut comprendre des bords qui couvrent les parois circonférentielles de la diode. En ayant la partie émissive occupant presque la totalité, voire, la totalité de la face terminale de la diode, ces bords peuvent être configurés de façon qu’ils présentent une très faible épaisseur, par exemple de l’ordre de quelques micromètres. Ainsi, le boîtier entourant la diode électroluminescente a presque la même taille que cette diode. La taille du boîtier ne dépasse que de quelques micromètres de la face terminale de la diode.
On peut notamment employer de telles sources commercialisées sous la marque Luxeon NEO Exact® par la société Lumileds®.
Un autre exemple des sources de lumière à partie émissive maximisée : les sources de lumière comprennent au moins deux rangées de sources sur un substrat commun. Cet arrangement d’éléments peut être issu d’une croissance sur le substrat à partir duquel ils ont crû respectivement, ou de toute autre méthode de réalisation, par exemple par report des éléments par des techniques de transfert. 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 transversal entre les pixels, formé par un ou plusieurs éléments électroluminescents regroupés ensemble électriquement, est faible en comparaison des écartements imposés dans des agencements connus de puces généralement carrés et plats soudés sur une carte de circuits imprimés.
En d’autres termes, il s’agit ici d’une source électroluminescente monolithique qui est divisée en plusieurs segments individuels. Les segments individuels sont séparés par une paroi mince, réalisée par exemple en silicone. L’épaisseur de cette paroi mince est comprise entre 10 micromètres et 25 micromètres. On peut notamment employer de telles sources commercialisées sous la marque PixCell® par la société Samsung®.
Grâce à cette disposition, il est possible d’obtenir des pas plus faibles d’écartement entre les sources, typiquement inférieurs à 50 µm, de préférence inférieur à 25 µm.
La montre un exemple de réalisation de l’invention. Y est représenté en vue de dessus un dispositif de projection muni de deux modules 3 selon l’invention. Ces deux modules 3 partagent une lentille de projection 40 par laquelle s’effectue la sortie des faisceaux émis par chacun des modules 3. En amont de la lentille de projection 40, dans cet exemple, une lentille de champ 50 équipe chaque module 3 en particulier pour produire un étalement de faisceau. En remontant suivant la direction de l’axe optique de cet ensemble, ici représenté par l’axe X sur le repère XY, on note un élément optique 30 pour chaque module 3. À l’arrière de chaque élément optique 30, on verra que des sources lumineuses sont placées.
De préférence, la face avant des sources est au plus près, voire au contact, de la face d’entrée de l’élément optique.
Pour isoler optiquement chaque module 3, des surfaces de séparation sont avantageusement prévues, comme la paroi médiane visible à la . Il est entendu que cet exemple est purement indicatif ; notamment, la nature, le nombre et la disposition des lentilles 40 et 50 sont donnés à titre d’illustration uniquement, tout système optique adéquat pouvant être mis en œuvre.
En , on donne un exemple, de profil (la dimension Z représente avantageusement la verticale et la dimension X est avantageusement horizontale ; la dimension X est de préférence celle de l’axe optique), de trajet de rayons lumineux. Le trajet des rayons lumineux s’effectue, dans l’illustration, de gauche à droite depuis deux rangées 10,20 de sources lumineuses du type indiqué précédemment. Un élément optique 30,60 suit directement chaque rangée 10,20 et on verra plus loin que les éléments optiques 30,60 permettent de produire un étalement prédéterminé et une homogénéisation de la lumière qui en sort.
Il est à noter que les exemples qui suivent comprennent deux éléments optiques 30,60 chacun associés à une rangée 10,20 de sources lumineuses. Cependant, ce cas n’est pas limitatif et une seule association d’une rangée de sources et un élément optique est possible ; inversement, plus de deux associations de rangées de sources et d’élément optiques sont aussi possibles. De même, dans l’exemple illustré, les éléments optiques 30,60 sont réalisés de manière commune, dans une seule pièce venue d’une seule matière, par exemple par moulage d’un matériau polymère comme du polycarbonate ou encore en verre. Mais cette disposition n’est pas limitative et il est tout à fait possible de prévoir des éléments optiques 30,60 physiquement séparés l’un de l’autre ou réalisés en deux pièces accolées, et de préférence solidarisées.
La reflète que les rayons générés par la rangée 10 traversant l’élément optique 30 sont retraités optiquement par le dispositif optique ultérieur, ici par l’intermédiaire d’une lentille de champ 50 puis d’une lentille de projection 40. Le faisceau produit à partir des rayons de la première rangée 10 de sources porte la référence 1 ; dans cet exemple, en sortie du module 3, les rayons du faisceau sont dirigés vers le bas, pour former ou participer à former un feu de croisement. Non limitativement, dans cet exemple, le module 3 comprend une deuxième rangée 20 de sources dont les rayons suivent un trajet au travers du deuxième élément optique 60, de la lentille 50 et de la lentille 40 ; le faisceau 2 résultant des rayons de la deuxième rangée 20 est ici dirigé vers le haut en sortie du module 3, par exemple pour former ou participer à former un faisceau de complément route, par exemple avec une fonction d’adaptation, par commande d’allumage d’extinction de certaines sources.
La est une vue de face, du côté de la face de sortie, des éléments optiques 30,60. En transparence, on a représenté les sources lumineuses qui se trouvent à l’arrière de ses éléments 30,60 ; les rangées 10,20 comprennent chacune une pluralité de sources lumineuses juxtaposées suivant une direction de juxtaposition Y orientée avantageusement perpendiculairement à une direction d’axe optique X du système optique du module, visible à la .
Le nombre de sources de chaque rangée n’est pas limitatif et il peut être différent d’une première rangée 10 à l’autre rangée 20. Bien entendu, le module peut comprendre d’autres rangées.
La première rangée 10 et la deuxième rangée 20 sont avantageusement situées dans un même plan, et de préférence sur un même support. Dans un mode de réalisation, ce plan est perpendiculaire à la direction X.
Avantageusement, les rangées de sources sont centrées suivant la dimension Y de l’élément optique 30, 60 qui leur correspond. Ce dernier reçoit de préférence directement la lumière émise par les sources des rangées 10,20. On entend par là qu’il n’y a pas d’organes optiques intermédiaires entre les sources et l’élément optique primaire 30, et notamment pas d’optique liée aux sources.
L’élément optique primaire 30 est configuré pour produire un étalement, au moins vertical, de la lumière.
L’élément optique primaire 30 se présente sous la forme d’un organe allongé. Il s’agit d’une pièce monobloc, et est avantageusement venu d’une seule matière. Il peut ainsi présenter une forme de barreau. Il peut s’agir d’un organe en verre ou en matériau polymère convenable pour une application optique, comme le polycarbonate. Il peut être réalisé par moulage.
Il en est de même pour le deuxième élément optique 60 ; comme vu précédemment, les deux éléments peuvent par ailleurs être réalisés en une seule pièce.
Dans l’illustration, on note que la position relative des éléments 30,60 est équivalente à celle des rangées 10,20, à savoir qu’ils se situent en superposition, suivant la direction Z.
Les éléments 30,60 présentent une face de sortie 32,62 particulière. Ainsi, le premier élément 30 comporte des motifs 33 qui se suivent les uns les autres le long de la direction de juxtaposition Y. Ils peuvent présenter une même hauteur (suivant Z) et une même largeur (suivant Y). Ils sont configurés pour produire un étalement latéral et vertical des rayons. Ainsi, comme on le voit plus précisément sur la , chaque motif 33 présente un double profil convexe : suivant la largeur de l’élément 30, chaque motif 33 forme un bombé, lui donnant une convexité latérale ; de préférence, ce profil curviligne. Suivant la direction Z, également, chaque motif 33 présente une convexité, de préférence également avantageusement curviligne. Eventuellement, l’un et/ou l’autre de ces profils peuvent être en forme d’une portion de sinusoïde. L’un et / ou l’autre des profils peuvent être en arc de cercle. Ces profils peuvent être tous deux en arc de cercle. Dans ce cas, les motifs 33 forment une portion de surface de tore.
Dans le cas où le profil est sinusoïdal suivant la direction Y, les motifs 33 peuvent s’enchaîner continûment, les creux entre deux motifs convexes ayant également la forme de portions de sinusoïde. Ainsi, c’est éventuellement le profil complet d’une succession de motifs 33, voire de tous les motifs, qui est sinusoïdal.
Suivant un exemple, la largeur de chaque motif 33 est inférieure à 1 mm, et de préférence est égale à 0,5 mm, à plus ou moins 0,1 mm près. De préférence, la dimension suivant Z, c’est à dire la dimension verticale du motif 33 en projection dans le plan YZ, de chaque motif 33 est supérieure à sa largeur, et peut être par exemple au moins huit fois plus grande.
Suivant une possibilité, et en particulier dans le cas de profils en portions de tore suivant la direction Y, la succession de motifs 33 s‘effectue de manière jointive, c’est-à-dire que les motifs 33 s’enchaînent suivant la direction de juxtaposition Y sans parties intercalaires.
On obtient ainsi une rangée de motifs 33 en face de sortie 32, avantageusement sous la forme d’une succession de bourrelets.
La lumière passant par les motifs subit une homogénéisation permettant de réduire, voire de supprimer, l’effet de pixelisation que peut produire habituellement l’utilisation d’une rangée de sources individuelles.
Cet effet est d’autant plus notable qu’il n’y avantageusement pas de correspondance entre le nombre de sources et leur position et le nombre de motifs 33 et leur position. De préférence, il y a moins de sources dans la rangée 10 que de motifs 33 dans l’élément 30. Ainsi, il n’y a pas de liens particuliers de correspondance entre les sources et les motifs et la lumière est traitée différemment pour chaque source de la rangée 10. Par exemple, on peut utiliser une rangée 10 comprenant vingt sources. Dans le même temps, on peut utiliser au moins 1,5 fois plus de motifs, et par exemple entre trente-cinq et quarante motifs. Le pas des motifs est différent du pas des sources. Par ailleurs, la dimension en largeur, prise suivant la direction Y, des motifs et de préférence différente de la dimension en largeur des sources. De préférence, les sources ont une dimension en largeur identique. En ce qui concerne les motifs 33,63, on peut éventuellement faire varier leur largeur. Notamment, cela peut permettre de faciliter la fabrication de l’élément optique, fabrication d’autant plus facile que la largeur est importante.
Au surplus, on peut jouer sur une dimension de flèche du profil des motifs 33, c’est-à-dire sur une valeur de hauteur de motif (donnant la dimension du profil suivant une direction radiale). Dans le cas d’un profil en arc de cercle, en particulier suivant Y, ce profil présente une hauteur de convexité, ou flèche, depuis une corde joignant les extrémités de l’arc de cercle. La flèche peut typiquement présenter une valeur inférieure au rayon de l’arc de cercle. En particulier, avec une flèche élevée, le secteur angulaire parcouru par la face de sortie est d’autant plus important, ce qui favorise la déviation de la lumière. Ce secteur peut au moins être égal à 45°, selon une possibilité, voire jusqu’à 180° pour une flèche égale au rayon de l’arc de cercle.
On peut jouer sur le paramètre de largeur suivant Y et sur le paramètre de flèche de manière combinée pour atteindre une déviation angulaire souhaitée, tout en ayant une dimension en largeur suffisamment importante pour la fabrication.
Suivant une possibilité, la déviation angulaire globale des rayons lumineux est supérieure ou égale à 1°. Pour le premier élément optique 30, cette déviation est de préférence supérieure ou égale à 2° et/ou de préférence inférieure ou égale à 5°. Pour le deuxième élément optique 60, la déviation est de préférence égale à 1°, à plus ou moins 10%.
Par ailleurs, il n’est pas nécessaire que les motifs 33 occupent l’intégralité de la face de sortie 32. Une partie de cette dernière peut être lisse pour produire une portion de faisceau plus précise, la directionnalité de lumière y étant plus importante, sans laisser d’homogénéisation des motifs 33. C’est le cas dans les figures 3 et 4, avec une zone sans motif 34, ici située en dessous des motifs 33 relativement à la direction Z. De préférence, la zone 34 s’inscrit dans la continuité de forme du profil des motifs 33 suivant Z, en ce sens que le profil de la zone 34 peut être convexe également suivant cette direction. Par contre, dans la direction de juxtaposition, la zone 34 est monotone. Les motifs 33 peuvent être formés sous forme d’éléments de matière en élévation au-dessus d’une surface géométrique formant la zone 34.
La zone 34 présente un intérêt particulier dans un contexte de faisceau à coupure. En effet, dans un tel faisceau, une portion à changement de direction, avec la forme d’un coude (le terme anglais employé est généralement kink) est souhaitée légèrement au-dessus d’une partie plus étalée du faisceau. Dans ce contexte, on peut utiliser la zone 34 pour produire la partie coudée, avec un contour plus précis, et la zone à motifs 33 pour une portion inférieure d’un tel faisceau.
De préférence, la rangée 10 se situe un niveau de hauteur en dessous de la moitié de la hauteur des motifs 33. De préférence, la rangée 10 est centrée sur la largeur de la rangée de motifs 33.
Également, les figures 3 et 4 fournissent un exemple de formation complémentaire du deuxième élément optique 60. Dans l’option représentée, l’élément 60 présente également des motifs 63 sur sa face de sortie 62. Les motifs 63 peuvent avoir une forme identique ou non à celle des motifs 33 ; il en est de même pour leurs dimensions. Cependant, dans le cas illustré, les motifs 63 sont également des portions de surfaces toriques ; et leurs dimensions sont identiques selon Y et selon Z.
Les indications fournies en ce qui concerne l’élément 30, et sa coopération avec la première rangée 10 sont applicables mutatis mutandis à l’élément 60, et à sa coopération avec la deuxième rangée 20.
Si la deuxième rangée 20 est destinée à former un faisceau de complément route, l’ensemble de la face de sortie 62 de l’élément 60 peut être muni de motifs 63. Cependant, il n’est pas exclu, comme pour la face 32 du premier élément 33, que les motifs 63 n’occupent pas l’intégralité de la face 62. Dans le cas représenté, une petite zone 64, de profil avantageusement équivalent à celui de la zone 34 est présent ; plus particulièrement, la zone 34 est intercalée entre la rangée de motifs 33 et la rangée de motifs 63, l’ensemble étant en superposition suivant la direction Z. Et dans cet exemple, la zone 64 forme une portion de raccordement avec la zone 34.
De préférence la deuxième rangée 20 se situe un niveau de hauteur au-dessus de la moitié de la hauteur des motifs 63. De préférence, la rangée 20 est centrée sur la largeur de la rangée de motifs 63
La est une vue de section d’une pièce formant de manière intégrale l’élément 30 et l’élément 60.
En sortie, on y retrouve les éléments précédemment détaillés au niveau des faces de sortie 32,62. On note également la zone de raccordement entre la zone sans motif 64 et la zone sans motif 34, formant dans cet exemple un point d’inflexion.
Au niveau de l’entrée, au moins l’une parmi la face d’entrée 31 du premier élément 30 et la face d’entrée 61 du deuxième élément 60 présente une zone plane, respectivement 311,611. De préférence, les rangées 10 20 de sources sont situées en regard d’une zone plane 311,611.
Éventuellement, pour éviter les retours de lumière parasites, les extrémités des éléments optiques 30,60 peuvent comprendre une partie incurvée, 312,612. La forme est choisie de manière appropriée pour éviter des réflexions internes.
Enfin, la révèle une possibilité de profil d’une ou des rangées de motifs, ici pour le cas des motifs 33. En effet, dans un souci de régler la lumière sortant de l’élément optique, il est possible de donner une incurvation à la forme générale de la face de sortie, suivant la direction de juxtaposition Y. Dans cet exemple, une forme légèrement concave est mise en œuvre, ce qui se traduit par ailleurs par une variation progressive d’épaisseur, suivant la direction X, de l’élément optique.
La et la montraient au surplus un exemple de traitement optique aval par l’intermédiaire d’une optique de projection 40 et d’une lentille de champ 50 ici sous forme d’une lentille biconvexe pour l’exemple. Bien entendu, d’autres éléments optiques peuvent suivre l’élément optique primaire 30, notamment un train de lentilles. Dans le cas représenté, l’optique de sortie produit une inversion de l’image des faisceaux. Un exemple d’images des sources est donné à la , sur la base d’une projection simultanée de deux modules 3 juxtaposées, comme dans le cas de la . On peut voir que l’un ou l’autre des faisceaux peut être de type segmenté, même si leur lumière est relativement homogénéisée ; cela permet notamment de créer un faisceau adaptatif, avec un allumage différencié des sources.
La partie supérieure de la montre, pour un premier module 3, une rangée de pixels 11 correspondant à l’émission des sources de la rangée 10, et, au-dessus, une rangée de pixels 21 correspondant à l’émission des sources de la rangée 20. La partie inférieure de la présente un résultat équivalent pour un deuxième module 3. De préférence, les faisceaux sont décalés d’une demi-largeur de pixels (formant un décalage suivant la direction Y d’une valeur d) afin d’ d'obtenir une résolution de tunnel sombre plus fine, mais aussi éventuellement de variation de type DBL (de l’anglais « Dynamic Bending Light » pour « lumière de virage dynamique »). Ici notre résolution la plus fine est la moitié d'un pixel. De plus, superposer la lumière de deux modules 3 peut permettre de sommer les valeurs maximales d’illumination et ainsi garantir la valeur du maximum d’illumination recherchée. Un dernier avantage éventuel est que la superposition aide à homogénéiser le faisceau global..
La procure un exemple de courbes isocandela (courbes de lignes de même intensité lumineuse) correspondant à l’activation uniquement de la première rangée 10 de sources de deux modules 3 contigus (comme ceux de la ) d’un dispositif monté du côté gauche (pour une conduite à droite) d’un véhicule. Le premier faisceau ainsi produit participe à un feu de croisement, dont on remarque un segment 12 formant une zone de coupure. Parallèlement en , un deuxième dispositif, monté du côté droit du véhicule, et comprenant lui aussi deux modules 3 contigus, peut former un faisceau de même fonction, avec une forme éventuellement un peu différente en termes d’étalement latéral de lumière. On y retrouve cependant le segment 12 correspondant à la définition d’une coupure.
De manière équivalente, on a représenté aux figures 9A et 9B des courbes isocandela correspondant à l’association des premiers et des deuxièmes faisceaux 2 produits par deux modules 3 contigus (comme ceux de la ) d’un dispositif, monté du côté gauche d’un véhicule dans le cas de la , et à droite pour la (pour une conduite à droite), lors de l’activation des premières et deuxièmes rangées 10, 20 de sources. Là encore, on tire profit de la présence de deux modules 3 pour définir des extensions latérales complémentaires des faisceaux 2, ici pour former un faisceau participant à la formation d’un feu de route ; une partie importante de lumière est dirigée au-dessus de la ligne d’horizon.
La présente des courbes isocandela qui peuvent être obtenues par la projection d’un faisceau étalé de champ proche (aussi appelé en anglais faisceau «flat » pour faisceau plat ou étalé) ici produit par un autre dispositif. La lumière y est largement étalée en dessous de la ligne d’horizon.
La correspond à une activation de la rangée 10 du haut des modules 3 et à la projection complémentaire du faisceau étalé de la figure précédente. Cette projection simultanée fournit un faisceau de champ proche du type feu de croisement ou code. Le premier faisceau 1 permet en particulier de définir une zone de coupure dans le haut du faisceau global, aux alentours de la ligne d’horizon. Le faisceau étalé produit quant à lui majoritairement la partie sous-jacente, avec une ouverture angulaire plus importante.
La étant le dernier exemple de courbes isocandela ; cette fois, la première rangée 10 et la deuxième rangée 20 de sources du ou des modules 3 sont activées (étant rappelé qu’il n’est pas nécessaire que cette activation concerne l’ensemble des sources des rangées, en particulier pour former des faisceaux adaptatifs) tout comme le faisceau étalé. On peut ainsi typiquement réaliser une fonction de feu de route.
L’extinction sélective d’une source lumineuse de la deuxième rangée 20 peut former une zone d’ombre dans le faisceau projeté où est se trouve éventuellement un véhicule circulant dans le sens inverse et/ou un véhicule qui se trouve devant dans le même sens de circulation (véhicule précédent).
On a précédemment décrit un module sous diverses formes de réalisation et une association de deux modules. Éventuellement, des modules juxtaposés peuvent être regroupés dans un seul boîtier de dispositif, et éventuellement partager des éléments de support mécanique communs.
L’invention n’est pas limitée aux modes de réalisation précédemment décrits et s’étend à tous les modes de réalisation conformes à son esprit.

Claims (16)

  1. Module lumineux (3) pour véhicule automobile, comprenant :
    - une première rangée (10) de sources lumineuses juxtaposées selon une direction de juxtaposition (Y), la première rangée étant configurée pour produire un premier faisceau de sortie (1) ;
    - un premier élément optique (30) doté d’une face d’entrée (31) configurée pour recevoir les rayons lumineux des sources de la première rangée (10) et d’une face de sortie (32) configurée pour projeter les rayons lumineux après transmission dans le premier élément optique (30) ,
    caractérisé en ce que les sources lumineuses de la première rangée (10) sont des sources électroluminescentes à partie émissive maximisée, et en ce que la face de sortie (32) du premier élément optique (30) comprend des premiers motifs (33) juxtaposés selon la direction de juxtaposition (Y) et pourvus chacun d’une part d’un premier profil convexe suivant la direction de juxtaposition (Y) et d’autre part d’un deuxième profil convexe suivant une deuxième direction perpendiculaire (Z) à la direction de juxtaposition (Y).
  2. Module (3) selon la revendication précédente, dans lequel la face de sortie (32) du premier élément optique (30) comprend une zone sans motif (34) présentant un profil convexe suivant la deuxième direction (Z).
  3. Module (3) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le premier profil convexe et le deuxième profil convexe des premiers motifs (33) sont curvilignes.
  4. Module (3) selon la revendication précédente, dans lequel le premier profil convexe et le deuxième profil convexe des premiers motifs (33) forment une portion de tore.
  5. Module (3) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la face de sortie (32) du premier élément optique (30) présente un profil curviligne concave suivant la direction de juxtaposition (Y).
  6. Module (3) selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant :
    - une deuxième rangée (20) de sources lumineuses juxtaposées selon la direction de juxtaposition (Y), la deuxième rangée (20) étant configurée pour produire un deuxième faisceau de sortie (2) ;
    - un deuxième élément optique (60) doté d’une face d’entrée (61) configurée pour recevoir les rayons lumineux des sources de la deuxième rangée (20) et d’une face de sortie (62) configurée pour projeter les rayons lumineux après transmission dans le deuxième élément optique (60),
    et dans lequel les sources lumineuses de la deuxième rangée (20) sont des sources électroluminescentes à partie émissive maximisée, et en ce que la face de sortie(62) du deuxième élément optique (60) comprend des deuxièmes motifs (63) juxtaposés selon la direction de juxtaposition (Y) et pourvus chacun d’une part d’un premier profil convexe suivant la direction de juxtaposition (Y) et d’autre part d’un deuxième profil convexe suivant la deuxième direction (Z).
  7. Module (3) selon la revendication précédente, dans lequel le premier profil convexe et le deuxième profil convexe des deuxièmes motifs (63) sont curvilignes.
  8. Module (3) selon la revendication précédente, dans lequel le premier profil convexe et le deuxième profil convexe des deuxièmes motifs (63) forment une portion de tore.
  9. Module (3) selon l’une des trois revendications précédentes, dans lequel le premier élément optique (30) et le deuxième élément optique (60) sont formés dans une pièce venue d’une même matière.
  10. Module (3) selon l’une des quatre revendications précédentes, dans lequel les premiers motifs (33) et les deuxièmes motifs (63) sont en superposition selon la deuxième direction (Z).
  11. Module (3) selon la revendication précédente, en combinaison avec la revendication 2, dans lequel la zone sans motif (34) est intercalée entre les premiers motifs (33) et les deuxièmes motifs (63).
  12. Module (3) selon l’une des revendications 6 à 10, dans lequel la première rangée (10) et la deuxième rangée (20) sont portées par un support plan perpendiculaire à un axe optique (x) du premier élément optique (30) et du deuxième élément optique (60).
  13. Module (3) selon la revendication précédente, dans lequel la face d’entrée (31) du premier élément optique (30) et la face d’entrée (61) du deuxième élément optique (60) comportent chacune une zone plane parallèle au support plan.
  14. Module (3) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel au moins l’un parmi le premier faisceau (1) et le deuxième faisceau (2) forme ou participe à former un faisceau résultant choisi parmi : un faisceau de coupure de feu de croisement, un faisceau de complément route.
  15. Dispositif d’éclairage et/ou de signalisation de véhicule automobile équipé d’au moins un module (3) selon l’une quelconque des revendications précédentes.
  16. Dispositif selon la revendication précédente, comprenant au moins deux modules (3) juxtaposés suivant la direction de juxtaposition (Y).
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