WO2024061502A1 - Dispositif lumineux de véhicule automobile - Google Patents

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WO2024061502A1
WO2024061502A1 PCT/EP2023/068124 EP2023068124W WO2024061502A1 WO 2024061502 A1 WO2024061502 A1 WO 2024061502A1 EP 2023068124 W EP2023068124 W EP 2023068124W WO 2024061502 A1 WO2024061502 A1 WO 2024061502A1
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substrate
substrates
face
light
ribbons
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PCT/EP2023/068124
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Christophe GRARD
Samuel DAROUSSIN
Zdravko Zojceski
Patrick CHINI
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Valeo Vision
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Definitions

  • the present invention relates to a lighting device for a motor vehicle, comprising a plurality of rigid substrates on which light sources are mounted.
  • the invention relates to light devices on the front facade or the rear facade of the motor vehicle, in particular light devices intended to illuminate a grille of the motor vehicle.
  • Such light devices pose manufacturing problems in that they generally follow the curvature of curved bodywork portions, which involves positioning light sources on stepped and/or curved supports.
  • Such light devices can constitute autonomous signaling modules as well as elements of a main projector comprising lighting functions, or of a light device contributing to other signaling functions.
  • front or rear facade of a motor vehicle is meant a surface of the motor vehicle visible to an observer located at the front or rear of said vehicle, in particular an observer located in a main axis of progression of the vehicle. Said surface does not include glass surfaces communicating with a passenger compartment of the vehicle.
  • a grille of a motor vehicle is meant a part of the front facade of the motor vehicle, located laterally between the headlights intended for lighting functions, and vertically located between the hood and the lower body.
  • a grille may or may not be provided with vents allowing air circulation. Indeed, air circulation is important for cooling the engines of vehicles with thermal motors, motor vehicles with electric motors do not have the same ventilation needs as motor vehicles with thermal motors and, for this type of vehicle, the grille can be completely closed to air circulation.
  • Such light devices require the use of a large number of light sources. Additionally, light sources may require connections to selectively control them, individually or in groups, within the same light device. It is known to achieve these ends by using a large rigid printed circuit board. Light devices employing this solution, however, encounter problems linked to structural and optical constraints raised by the use of the same rigid secondary substrate for light sources of a given function.
  • connectors for example pin type connectors or card edge connectors provided with cable harnesses, well known to those skilled in the art, in particular under the Anglo-Saxon name “card edge connector”.
  • card edge connector This solution requires a large number of connectors, which makes it bulky, expensive and complex.
  • the present invention therefore relates to a lighting device whose production is simple and inexpensive.
  • the invention relates to a motor vehicle lighting device comprising:
  • At least one light source mounted on a first face of the substrate
  • the at least one light source being able to be powered by the electronic circuit of said secondary substrate.
  • the substrates being electrically connected to each other by at least two metal ribbons soldered to their respective electronic circuits, said ribbons each being connected to the power supply circuit so as to be able to power the at least one light source of each of the substrates.
  • the metal strips are flexible profiled elements having a width much greater than their thickness, for example at least five times greater, preferably at least ten times greater.
  • metal ribbons behave differently in bending depending on whether they are acted upon by a force depending on their thickness or their width.
  • the ribbons are in fact easily deformed according to their thickness (bending around an axis of the width of the ribbon) but retain rigidity according to their width (bending along an axis in the direction of the thickness) which ensures connect the substrates positioned on the stepped support while ensuring minimal deviation according to the width of the ribbons, so that ribbons juxtaposed according to their width have little chance of coming into electrical contact with each other.
  • the invention makes it possible to use metal ribbons to connect substrates of a light device while minimizing the risk of electrical contact between the metal ribbons used for said connection.
  • the light sources are preferably small light-emitting diodes, also known by their abbreviation DEL or their English abbreviation LED.
  • the housing has an outlet face.
  • an exit face of a housing we mean a face of the housing intended to transmit at least partly the light from the light sources towards the outside of the motor vehicle, that is to say that the exit face is transparent for at least part of the light emitted by the light source.
  • a power supply circuit is meant an electronic circuit intended to provide an electrical power supply suitable for light sources.
  • a stepped support we mean that the support comprises several means for referencing flat surfaces, located in different planes, on which the faces of the secondary substrates are referenced.
  • referenced we mean the fact that a face is positioned so that its orientation and its position according to the normal to the plane of the face are conditioned by the referencing means.
  • the means for referencing flat surfaces make it possible to ensure the fixing of the secondary substrates in planes essentially parallel to each other.
  • essentially parallel we mean that, for two given secondary substrates, one face of each of these substrates is located in a reference plane corresponding to this substrate, so that the normals of the planes form between them an angle less than 20°, preferably less than 10°, preferably less than 5°, which ensures the orientation of the light sources in a given direction.
  • each of the substrates of the plurality of secondary substrates is referenced along a first face of said substrate, so that positioning precision of the at least one light source is improved along a normal to the first face of the substrate.
  • the reference plane corresponding to a given secondary substrate is then a plane corresponding to the first face of said substrate.
  • the main direction of light emission of the light sources is essentially parallel to a main axis of advancement of the motor vehicle on which the light device is mounted.
  • better homogeneity is achieved, which makes it possible to meet the optical requirements linked to the accomplishment of a regulatory signaling function and/or the manufacturer's aesthetic criteria.
  • the main power circuit is formed on a main substrate.
  • the secondary substrates are rigid substrates. Such substrates facilitate the referencing of the LEDs in relation to the stepped support on which they are fixed.
  • the secondary substrates may be FR4 type or IMS type substrates.
  • the FR4 substrates may comprise one or more conductive layers, usually copper layers, forming an electronic circuit, said layers usually being connected by vias and/or metallized holes.
  • a substrate with several layers is called a multilayer substrate.
  • FR5 or FR6 substrates known to those skilled in the art are equivalent in all respects to FR4 substrates for the implementation of the invention.
  • An SMI type substrate (abbreviation for Insulated Metallic Substrate) also known under the Anglo-Saxon name IMS (abbreviation for Insulated Metallic Substrate) comprises an insulating substrate, plated on a metal sole, for example aluminum, and covered with a conductive layer of copper forming an electronic circuit. IMS substrates typically have a single conductive layer of copper, and no vias.
  • Vias are interlayer connections making it possible to connect a potential on a conductive layer of a substrate to a potential on another conductive layer of the same multilayer substrate, for example between 2 faces of a substrate, or between two layers included in the inside a substrate.
  • a via is formed during the production of the substrate by an opening, between 2 layers, typically made by laser drilling, and of conical profile. Said opening is then filled with metal, typically copper, typically by an electrolytic process.
  • the plated holes pass through the entire substrate and also form connections between 2 or more copper layers of the same substrate.
  • a light source is mounted on one face of a substrate means that it is mechanically fixed to said face of the substrate and electrically connected to an electronic circuit of said substrate.
  • this assembly is obtained by melting a solder paste, in particular by a wave soldering process.
  • the invention makes it possible to economically provide a light device whose light sources are arranged on a stepped support.
  • the invention makes it possible to efficiently arrange secondary substrates on which light sources are mounted on a stepped support.
  • This type of support is particularly suitable for performing signaling functions, for example in a rear light or in a headlight housing.
  • Another example of a lighting device for which this type of support is particularly advantageous is a lighting device extending over a significant area of the front or rear facade of the motor vehicle, in particular on the grille of a motor vehicle.
  • a light device can therefore comprise a large number of light sources spread over a large curved surface, in particular surfaces having a variable curvature.
  • the assembly is carried out according to a method comprising a step of applying solder paste to the desired connection points on the main substrate and/or the secondary substrates, and a step of reflux soldering using a hotbar.
  • each of the rigid secondary substrates their first face is referenced on the support, and the light source emits through an opening in the support.
  • the light device comprises optical devices making it possible to conform the light emitted by the light sources located on the rigid substrates.
  • said optical devices are formed on the stepped support, for example fixed on the stepped support or integral with the stepped support. Where applicable, optimal positioning of the light sources in relation to the optical devices is ensured.
  • Optical devices are, for example, reflectors or light guides.
  • the housing has a transparent output face for at least part of the light rays emitted by the LEDs.
  • the output face is located between the LEDs and the exterior of the motor vehicle, on a main axis of progression of the motor vehicle, when the light device is mounted on the motor vehicle.
  • the stepped support comprises at least one first centering pin for positioning each secondary substrate, said at least one first pin passing through an opening in the corresponding secondary substrate.
  • Said pin may consist of a protrusion of the stepped support, preferably a protrusion comprising a cylindrical or frustoconical part.
  • the stepped support comprises means for holding it in position such as glue points.
  • each secondary substrate is held in position by crimping on the stepped support, for example by force mounting in a cavity of the stepped support corresponding to the secondary substrate, or, preferably, by force mounting an opening of the secondary substrate on a pin of the stepped support.
  • Said opening can be round, or, preferably, have advantageously concentric slots allowing the formation of at least one retention tab.
  • the substrate is doweled onto the support, for example by deformation of a centering pin.
  • Bolting is a crimping process in which the end of a rivet or a pin forming a rivet is deformed by means of a rivet, so as to form an extra thickness of material making it possible to prevent movement along the axis. of the rivet.
  • the deformation of the pin is obtained by the application of a mechanical stress combined with partial heating of the pin, so that the reaction force applied to the support is reduced. This makes it possible to reduce the design requirements of the support, particularly concerning the structural resistance of the support, and thus to reduce its weight and material costs.
  • the electronic circuit of at least one of the secondary substrates comprises electronic components other than the at least one light source, for example a temperature sensor.
  • Such components make it possible to improve the performance of light sources by improving their control.
  • the secondary substrates are connected together by two ribbons, and the electronic circuits of each of the substrates are powered in parallel.
  • these substrates share the same high electric potential and the same low electric potential, the high potential being associated with a first ribbon and the low potential with a second ribbon.
  • the potential of the first strip is connected to a positive electrical potential of the power supply circuit
  • the potential of the second strip is connected to a zero potential of the power supply circuit, for example grounded.
  • the ribbons are spaced according to their width, that is to say they are arranged so as not to overlap.
  • a ribbon is not on an axis normal to the local surface of said ribbons, the local surface being defined by a width of the ribbon and a longitudinal axis of the ribbon at a given location.
  • the greater rigidity in the width of the ribbon makes it possible to avoid contact between the ribbons.
  • the ribbons are preferably welded at points offset in a direction corresponding to the width of the ribbons.
  • At least one of the secondary substrates comprises individual circuits for controlling the light sources connected to the electronic circuit of said secondary substrate.
  • the individual circuits are able to receive an activation instruction and a power supply.
  • the individual circuits are configured to power the light sources as a function of activating the at least one light source mounted on the first face of the substrate, preferably through the electronic circuit of the substrate.
  • a setpoint corresponds to a given fraction of a predetermined maximum flow commanded
  • the individual electronic circuit is configured to power a light source of the secondary substrate so that it generates such a fraction of a predetermined maximum flow, for example for example by pulse width modulation or by controlling the current passing through the light source.
  • the secondary substrates are electrically connected so as to form a matrix.
  • the secondary substrates are connected together using additional connections, in a daisy chain arrangement, which allows simplified coordination of a number of light sources. These arrangements allow the selective activation and modulation of the illumination of the light sources, so that the light sources of the light device can then be employed in animations.
  • each secondary substrate is of type FR4 and, for each secondary substrate, the electronic circuit of the secondary substrate comprises a first portion located on the first face and a second portion located on a second face of the substrate, the first and the second face of the substrate being connected through the secondary substrate by interlayer connections, the ribbons being soldered on the second face.
  • each secondary substrate is of the IMS type and, for each secondary substrate, the secondary substrate comprises the first face on which the light source is mounted, and a second face left free, the ribbons being welded to the first face.
  • At least one of the secondary substrates comprises thermal vias or thermal holes.
  • Thermal vias are additional vias that conduct electricity and heat.
  • Thermal holes are holes passing through the substrate, an internal wall of which is metallized.
  • the vias and the thermal holes are not connected to the electronic circuit of the secondary substrate.
  • several vias or thermal holes are connected to the same potential. Indeed, when the rear face of the substrate is occupied by connections such as described above, it is complex to install a heat sink there.
  • the stepped support is fixed in the housing in a rigid manner.
  • the housing comprises a first housing part comprising a transparent output face for at least part of the light emitted by the light sources.
  • said first housing part comprises diffusing elements such as an overmolding of a translucent part or a graining, so as to improve the homogeneity of the appearance of the light device when the light sources are turned on.
  • the housing comprises a second housing part, and the stepped support is held between the first and second housing parts.
  • the device extends over the width of a half-façade or a facade of the motor vehicle.
  • the device may comprise several stepped substrates made from material, connected to each other or to a central element.
  • the support can also be made up of several parts, each of which comes from material, fixed together.
  • the support is made up of a single piece made from material, for example injection molded. This makes it possible to simplify the production of the lighting device.
  • the device makes it possible to illuminate a front grille of a motor vehicle.
  • the device makes it possible to carry out a signaling function integrated into a motor vehicle headlight, into a rear signaling light or as an independent signaling light module.
  • the light device comprises a housing not shown, a power supply circuit not shown and a stepped support 1 mounted rigidly in the housing, a plurality of secondary substrates 311, 321, 331 fixed on the stepped support, each comprising an electronic circuit .
  • the plurality of secondary substrates 311, 321, 331 is of the double-sided FR4 type, said secondary substrates each comprising an electronic circuit, of which unreferenced vias are shown and other elements of which are not shown, and an LED 312 , 322, 332 being mounted on the first face of the substrate.
  • the substrates are electrically connected to each other by two metal ribbons 21, 22 soldered to their respective electronic circuits, said ribbons 21,22 each being connected to the power supply circuit not shown so as to be able to power the at least one light source 312, 322, 332 of each of the substrates 311, 321, 331.
  • the secondary substrates 311, 321, 331 are of the double-sided FR4 type, that is to say they comprise an electronic circuit formed by a conductive layer on the first and second faces of the secondary substrate, and by vias of connection connecting said copper layers.
  • the secondary substrates also include holes not shown connecting one layer to the other, the interior wall of which is metallized, for example with copper. Several of said holes are electrically isolated from the rest of the electronic circuit, or connected to the same potential of the electronic circuit. Said holes allow better distribution of heat between the faces of the secondary substrate.
  • vias can fulfill the same role.
  • the first faces of each of the secondary substrates 311, 321, 331 are referenced against flat surfaces of the support 1. Alternatively, it would have been possible to reference them by at least three contacts.
  • the support can be made of plastic and injection molded, and demolded along an axis perpendicular to the first faces of the secondary substrates 311, 321, 331.
  • the ribbons 21, 22 are arranged so that the ribbons do not overlap, that is to say they do not overlap along an axis normal to the local surface of said ribbons, defined by a width of the ribbon and a longitudinal axis of the ribbon. They are welded at offset points.
  • Each of the secondary substrates is positioned and held on the stepped support by means of two pins 314,315, 324,325, 334,335 of the support cooperating with openings of the secondary substrate. We understand that this makes it possible to ensure that the secondary substrates 311, 321, 331 are locked in rotation.
  • each of the pins cooperates with an opening in the substrate comprising concentric slots forming a plurality of retention tabs.
  • Figures 2a and 2b show an opening in a secondary substrate 311, with which one of the pins 315 of the support cooperates.
  • the opening has concentric slots forming a plurality of retention tabs each having a base 42 and an end 41.
  • Figures 3a and 3b show an opening in a secondary substrate 311 with which one of the pins 315 of the support cooperates.
  • the substrate is mounted on the support 1 so as to cooperate with the pin 315.
  • the pin 315 is then bolt-rolled so as to form a rivet head, an edge of which 43 holds the substrate 315 in place on the support.
  • the housing comprises a first housing part provided with an exit face 61 transparent for at least part of the light rays emitted by the LEDs, and, in this example, with an opaque part 62.
  • the outlet face 61 is located between the LEDs and the exterior of the motor vehicle, on a main axis of progression of the motor vehicle, when the light device is mounted on the motor vehicle.
  • the main power circuit mounted on the main substrate is attached to the package. It is connected by the metal ribbons 21, 22 to the secondary substrates 311, 321, 331.
  • the stepped support 1 is held between the first housing part (61, 62) and a second housing part 7.

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Abstract

Dispositif lumineux de véhicule automobile comprenant un boîtier (61, 62, 7), un circuit d'alimentation principal (5), un support étagé (1) fixé dans le boîtier (61, 62, 7), une pluralité de substrats secondaires (311, 321, 331) fixés au support étagé (1), lesdits substrats secondaires (311, 321, 331) comportant chacun un circuit électronique et au moins une source lumineuse (312, 322, 332) montée sur une première face du substrat, l'au moins une source lumineuse (312, 322, 332) étant apte à être alimentée par le circuit électronique dudit substrat secondaire (311, 321, 331), les substrats étant électriquement connectés entre eux par au moins deux rubans métalliques (21, 22) soudés à leurs circuits électroniques respectifs, lesdits rubans étant chacun reliés au circuit d'alimentation de sorte à pouvoir alimenter l'au moins une source lumineuse (312, 322, 332) de chacun des substrats (311, 321, 331).

Description

dispositif lumineux de véhicule automobile CONTEXTE DE L’INVENTION
La présente invention concerne un dispositif lumineux de véhicule automobile, comprenant une pluralité de substrats rigides sur lesquels sont montées des sources lumineuses.
L'invention se rapporte aux dispositifs lumineux sur la façade avant ou la façade arrière du véhicule automobile, en particulier des dispositifs lumineux destinés à illuminer une grille du véhicule automobile. De tels dispositifs lumineux posent des problèmes de fabrication en ce qu'ils suivent généralement la courbure de portions de carrosserie galbées, ce qui implique un positionnement de sources lumineuses sur des supports étagés et/ou courbés. De tels dispositifs lumineux peuvent constituer des modules autonomes de signalisation aussi bien que des éléments d'un projecteur principal comprenant des fonctions d'éclairage, ou d'un dispositif lumineux contribuant à d'autres fonctions de signalisation.
On entend par la façade avant ou arrière d'un véhicule automobile une surface du véhicule automobile visible par un observateur situé à l'avant ou à l'arrière dudit véhicule, en particulier un observateur situé dans un axe principal de progression du véhicule. Ladite surface ne comprend pas les surfaces vitrées communiquant avec un habitacle du véhicule.
On entend par une grille d'un véhicule automobile une partie de la façade avant du véhicule automobile, latéralement située entre les projecteurs destinés aux fonctions d'éclairage, et verticalement située entre le capot et le bas de caisse. Une telle grille peut être pourvue ou non d'évents permettant la circulation d'air. En effet, la circulation de l'air est importante pour refroidir les moteurs des véhicules à motorisation thermique, les véhicules automobiles à motorisation électrique n'ont pas les même besoins d'aération que les véhicules automobiles à motorisation thermique et, pour ce type de véhicule, la grille peut être entièrement fermée à la circulation de l'air.
De tels dispositifs lumineux nécessitent l'emploi d'un grand nombre de sources lumineuses. De plus, les sources lumineuses peuvent nécessiter des connexions permettant de les contrôler sélectivement, individuellement ou par groupe, au sein du même dispositif lumineux. Il est connu pour arriver à ces fins d'employer une grande carte de circuit imprimé rigide. Les dispositifs lumineux employant cette solution rencontrent cependant des problèmes liés aux contraintes structurelles et optiques soulevés par l'emploi d'un même substrat secondaire rigide pour les sources lumineuses d'une fonction donnée.
Il est également connu pour arriver aux mêmes fins d'employer une grande carte de circuit imprimé flexible sur laquelle sont montées les sources lumineuses. Cependant, les circuits imprimés flexibles aptes à résister à l'échauffement des sources lumineuses lorsqu'elles sont en fonctionnement sont coûteux. Ces solutions nécessitent de plus des éléments assurant la rigidité et la dissipation thermique, en général des plaquettes en aluminium collées au circuit imprimé flexible en vis-à-vis des sources lumineuses, qui sont coûteuses.
Enfin, il est connu de relier des substrats entre eux au moyen de connecteurs, par exemple des connecteurs de type à broches ou des connecteurs de bord de carte pourvus de faisceaux de câbles, bien connus de l'homme du métier, notamment sous l'appellation anglo saxonne "card edge connector". Cette solution nécessite un grand nombre de connecteurs, ce qui la rend encombrante, coûteuse et complexe.
La présente invention a donc pour objet un dispositif lumineux dont la réalisation est simple et peu coûteuse.
Le L'invention concerne un dispositif lumineux de véhicule automobile comprenant :
Un boîtier,
Un circuit d'alimentation principal,
Un support étagé fixé dans le boîtier,
une pluralité de substrats secondaires fixés au support étagé, lesdits substrats secondaires comportant chacun
un circuit électronique,
au moins une source lumineuse montée sur une première face du substrat,
l'au moins une source lumineuse étant apte à être alimentée par le circuit électronique dudit substrat secondaire.
Les substrats étant électriquement connectés entre eux par au moins deux rubans métalliques soudés à leurs circuits électroniques respectifs, lesdits rubans étant chacun reliés au circuit d'alimentation de sorte à pouvoir alimenter l'au moins une source lumineuse de chacun des substrats.
Les rubans métalliques sont des éléments profilés flexibles ayant une largeur très supérieure à leur épaisseur, par exemple au moins cinq fois supérieure, de préférence au moins dix fois supérieure.
Contrairement aux fils métalliques, les rubans métalliques ont un comportement différent en flexion selon qu'ils sont sollicités par une force selon leur épaisseur ou selon leur largeur. Les rubans se déforment en effet aisément selon leur épaisseur (flexion autour d'un axe de la largeur du ruban) mais conservent une rigidité selon leur largeur (flexion selon un axe dans le sens de l'épaisseur) ce qui permet d'assurer de relier les substrats positionnés sur le support étagé tout en assurant une déviation minimale selon la largeur des rubans, de sorte que des rubans juxtaposés selon leur largeur ont peu de chances d'entrer en contact électrique les uns avec les autres.
Ainsi, l'invention permet d'employer des rubans métalliques pour connecter des substrats d'un dispositif lumineux tout en minimisant des risques de contacts électrique entre les rubans métalliques servant à ladite connexion.
Les sources lumineuses sont de préférence des diodes électroluminescentes de petite taille aussi connuespar leur abréviation DEL ou leur abréviation anglo-saxonne LED.
De préférence, le boîtier comporte une face de sortie. Par une face de sortie d'un boîtier, on entend une face du boîtier destinée à transmettre au moins en partie la lumière des sources lumineuses vers l'extérieur du véhicule automobile, c’est-à-dire que la face de sortie est transparente pour au moins une partie de la lumière émise par la source lumineuse.
Par un circuit d'alimentation, on entend un circuit électronique destiné à fournir une alimentation électrique adaptée aux sources lumineuses.
Par un support étagé, on entend que le support comporte plusieurs moyens de référencement de surfaces planes, situées dans des plans différents, sur lesquelles sont référencées des faces des substrats secondaires. On entend par référencée le fait qu'une face soit positionnée de sorte que son orientation et sa position selon la normale au plan de la face sont conditionnées par les moyens de référencement.
De préférence, les moyens de référencement de surfaces planes permettent d'assurer la fixation des substrats secondaires dans des plans essentiellement parallèles entre eux. Par essentiellement parallèles, on entend que, pour deux substrats secondaires donnés, une face de chacun de ces substrats se situe dans un plan de référencement correspondant à ce substrat, de sorte que les normales des plans forment entre elles un angle inférieur à 20°, de préférence inférieur à 10°, de préférence inférieur à 5°, ce qui permet d'assurer l'orientation des sources lumineuses dans une direction donnée.
De préférence, chacun des substrats de la pluralité de substrats secondaires est référencés selon une première face dudit substrat, de sorte qu'une précision de positionnement de l'au moins une source lumineuse est améliorée suivant une normale à la première face du substrat. Le plan de référencement correspondant à un substrat secondaire donné est alors un plan correspondant à la première face dudit substrat.
De préférence, la direction principale d'émission lumineuse des sources lumineuses est essentiellement parallèle à un axe principal d'avancement du véhicule automobile sur lequel est monté le dispositif lumineux. Ainsi, une meilleure homogénéité est atteinte, ce qui permet de répondre aux exigences optiques liées à l'accomplissement d'une fonction de signalisation réglementaire et/ou à des critères esthétiques du fabricant.
Le circuit d’alimentation principal est formé sur un substrat principal.
De préférence, les substrats secondaires sont des substrats rigides. De tels substrats facilitent le référencement des LEDs par rapport au support étagé sur lequel ils sont fixés. Les substrats secondaires peuvent être des substrats de type FR4 ou de type IMS.
Les substrat FR4 peuvent comporter une ou plusieurs couches conductrices, usuellement des couches de cuivre, formant un circuit électronique, lesdites couches étant usuellement reliées par des vias et/ou des trous métallisés. Un substrat comportant plusieurs couches est appelé substrat multicouches. Des substrats FR5 ou FR6 connus de l'homme du métier sont équivalents en tous points à des substrats FR4 pour la mise en œuvre de l'invention.
Un substrat de type SMI (abréviation pour substrat Métallique Isolé) également connu sous l'appellation anglo-saxonne IMS (abréviation pour Insulated Metallic Substrate) comporte un substrat isolant, plaqué sur une semelle métallique, par exemple en aluminium, et recouvert d'une couche conductrice de cuivre formant un circuit électronique. Les substrats IMS comportent typiquement une unique couche conductrice de cuivre, et pas de vias.
Les vias sont des connexions intercouche permettant de relier un potentiel sur une couche conductrice d'un substrat à un potentiel sur une autre couche conductrice du même substrat multicouche, par exemple entre 2 les faces d'un substrat, ou entre deux couches comprises à l'intérieur d'un substrat. Typiquement, un via est formé lors de la réalisation du substrat par une ouverture, entre 2 couches, typiquement réalisée par perçage laser, et de profil conique. Ladite ouverture est ensuite remplie de métal, typiquement du cuivre, typiquement par un procédé électrolytique.
Les trous métallisés traversent tout le substrat et forment également des connexions entre 2 couches de cuivre ou plus du même substrat.
Le fait qu'une source lumineuse est montée sur une face d'un substrat signifie qu'elle est fixée mécaniquement à ladite face du substrat et connectée électriquement à un circuit électronique dudit substrat. Usuellement, ce montage est obtenu par la fusion d'une pâte à braser, notamment par un procédé de soudure par vague.
L'invention permet de fournir de façon économique un dispositif lumineux dont les sources lumineuses sont agencées sur un support étagé.
L'invention permet de disposer efficacement des substrats secondaires sur lesquels sont montés des sources lumineuses sur un support étagé. Ce type de support convient en particulier pour réaliser des fonctions de signalisation, par exemple dans un feu arrière ou dans un boitier de projecteur. Un autre exemple de dispositif lumineux pour lequel ce type de support est particulièrement avantageux est un dispositif lumineux s'étendant sur une aire importante de la façade avant ou arrière du véhicule automobile, en particulier sur la grille d'un véhicule automobile.
Un dispositif lumineux selon l'invention peut donc comporter un grand nombre de sources lumineuses répandues sur une grande surface galbée, en particulier des surfaces présentant une courbure variable.
Avantageusement le montage est réalisé selon un procédé comprenant une étape d'application de pâte à braser aux points de connexion désirés sur le substrat principal et/ou les substrats secondaires, et une étape de soudure par reflux au moyen d'une hotbar.
Avantageusement, pour chacun des substrats secondaires rigides, leur première face est référencée sur le support, et la source lumineuse émet à travers une ouverture dans le support.
Avantageusement, le dispositif lumineux comporte des dispositifs optiques permettant de conformer la lumière émise par les sources lumineuses situées sur les substrats rigides. Avantageusement, lesdits dispositifs optiques sont formés sur le support étagé, par exemple fixés sur le support étagés ou venus de matière avec le support étagé. Le cas échéant, un positionnement optimal des sources lumineuses par rapport aux dispositifs optiques est assuré. Les dispositifs optiques sont par exemple des réflecteurs ou des guides de lumière.
Avantageusement, le boîtier comporte une face de sortie transparente pour au moins une partie des rayons lumineux émis par les LEDs. La face de sortie est située entre les LEDs et l'extérieur du véhicule automobile, sur un axe principal de progression du véhicule automobile, lorsque le dispositif lumineux est monté sur le véhicule automobile.
Avantageusement, le support étagé comporte au moins un premier pion de centrage pour la mise en position de chaque substrat secondaire, le dit au moins un premier pion traversant une ouverture dans le substrat secondaire correspondant. Ledit pion peut consister en une protrusion du support étagé, de préférence une protrusion comportant une partie cylindrique ou tronconique.
Avantageusement, le support étagé comprend des moyens de maintien en position tels que des points de colle.
Alternativement, chaque substrat secondaire est maintenu en position par sertissage sur le support étagé, par exemple par montage en force dans une empreinte du support étagé correspondant au substrat secondaire, ou, de préférence, par montage en force d'une ouverture du substrat secondaire sur un pion du support étagé. Ladite ouverture peut être ronde, ou, de préférence, comporter des fentes avantageusement concentriques permettant la formation d'au moins une languette de rétention. Ainsi, lors de l'étape d'introduction d'un pion dans ladite ouverture, chaque languette de rétention peut légèrement se déformer dans le sens du mouvement d'introduction, les extrémités libres de chaque languette de rétention accompagnant alors le pion de fixation dans son mouvement.
Alternativement, le substrat est bouterollé sur le support, par exemple par déformation d'un pion de centrage. Le bouterollage est un procédé de sertissage dans lequel l’extrémité d'un rivet ou d'un pion formant rivet est déformé au moyen d'une bouterolle, de sorte à former une surépaisseur de matière permettant d'empêcher un déplacement selon l'axe du rivet. De préférence, la déformation du pion est obtenue par l'application d'une contrainte mécanique combinée à un échauffement partiel du pion, de sorte que la force de réaction appliquée sur le support est réduite. Cela permet de réduire les exigences de conception du support notamment concernant la résistance structurelle du support, et de réduire ainsi son poids et des coûts de matière.
Avantageusement, le circuit électronique d'au moins un des substrats secondaires, de préférence de chacun des substrats secondaires, comporte des composants électroniques autres que l'au moins une source lumineuse, par exemple un capteur de température. De tels composants permettent d'améliorer la performance des sources lumineuses en améliorant leur pilotage.
Avantageusement, les substrats secondaires sont reliés entre eux par deux rubans, et les circuits électroniques de chacun des substrats sont alimentés en parallèle. On entend par là que ces substrats partagent un même potentiel électrique haut et un même potentiel électrique bas, le potentiel haut étant associé à un premier ruban et le potentiel bas à un deuxième ruban. Par exemple, le potentiel du premier ruban est relié à un potentiel électrique positif du circuit d'alimentation, et le potentiel du deuxième ruban est relié à un potentiel nul du circuit d'alimentation, par exemple mis à la masse.
Avantageusement, les rubans sont espacés selon leur largeur, c’est-à-dire qu'ils sont arrangés de façon à ne pas se chevaucher. Cela signifie qu'un ruban ne se trouve pas sur un axe normal à la une surface locale desdits rubans, la surface locale étant définie par une largeur du ruban et un axe longitudinal du ruban à un endroit donné. Ainsi, la rigidité supérieure dans la largeur du ruban permet d'éviter un contact entre les rubans. Ainsi, les rubans sont de préférence soudés en des points décalés selon une direction correspondant à la largeur des rubans.
Avantageusement, au moins un des substrats secondaires, de préférence chacun des substrats secondaires, comporte des circuits individuels de contrôle des sources lumineuses reliés au circuit électronique dudit substrat secondaire. De préférence, les circuits individuels sont aptes à recevoir une consigne d'activation et une alimentation électrique. De préférence, les circuits individuels sont configurés pour alimenter les sources lumineuses en fonction d’une commandede la d'activation l'au moins une source lumineuse montée sur la première face du substrat, de préférence à travers le circuit électronique du substrat. Par exemple, une consigne correspond à une fraction donnée d'un flux maximum prédéterminé commandé, et le circuit électronique individuel est configuré pour alimenter une source lumineuse du substrat secondaire de sorte qu'elle génère une telle fraction d'un flux maximum prédéterminé, par exemple par modulation de largeur d'impulsions ou par contrôle du courant traversant la source lumineuse. Dans un mode de réalisation particulier, les substrats secondaires sont électriquement connectés de sorte à former une matrice. Dans un autre mode de réalisation, les substrats secondaires sont reliés entre eux selon des liaisons supplémentaires, dans un arrangement en guirlande aussi connu sous l'appellation anglo-saxonne daisy chain, qui permet une coordination simplifiée d'un nombre de sources lumineuses. Ces arrangements permettent l'activation sélective et la modulation de l'éclairage des sources lumineuses, de sorte que les sources lumineuses du dispositif lumineux peuvent alors être employées dans des animations.
Avantageusement, chaque substrat secondaire est de type FR4 et, pour chaque substrat secondaire, le circuit électronique du substrat secondaire comporte une première portion située sur la première face et une deuxième portion située sur une deuxième face du substrat, la première et la deuxième face du substrat étant reliées à travers le substrat secondaire par des connexions intercouche, les rubans étant soudés sur la deuxième face.
Alternativement, chaque substrat secondaire est de type IMS et, pour chaque substrat secondaire, le substrat secondaire comporte la première face sur laquelle est montée la source lumineuse, et une deuxième face laissée libre, les rubans étant soudés sur la première face.
Avantageusement, au moins un des substrats secondaires comporte des vias thermiques ou des trous thermiques. Les vias thermiques sont des vias supplémentaires, conducteurs d'électricité et de chaleur. Les trous thermiques sont des trous traversant le substrat, dont une paroi interne est métallisée. Avantageusement, les vias et les trous thermiques ne sont pas connectés au circuit électronique du substrat secondaire. Alternativement, plusieurs vias ou trous thermiques sont connectés à un même potentiel. En effet, lorsque la face arrière du substrat est occupée par des connexions telles que décrites plus haut, il est complexe d'y installer un dissipateur thermique.
Avantageusement, le support étagé est fixé dans le boîtier de façon rigide. De préférence, le boîtier comporte une première partie de boîtier comportant une face de sortie transparente pour au moins une partie de la lumière émise par les sources lumineuses. De préférence, ladite première partie de boîtier comporte des éléments diffusants tels qu'un surmoulage d'une partie translucide ou un grainage, de sorte à améliorer une homogénéité de l'apparence du dispositif lumineux lorsque les sources lumineuses sont allumées.
Avantageusement, le boîtier comporte une deuxième partie de boîtier, et le support étagé est maintenu entre les première et deuxième parties de boîtier.
Avantageusement, le dispositif s'étend sur la largeur d'une demi-façade ou une façade du véhicule automobile. Par exemple, le dispositif peut comporter plusieurs substrats étagés venus de matière, reliés les uns aux autres ou à un élément central. Indifféremment, le support peut également être constitué de plusieurs pièces, chacune étant venue de matière, fixées entre elles. De préférence, le support est constituée d'une unique pièce venue de matière, par exemple moulée par injection. Cela permet de simplifier la réalisation du dispositif lumineux.
Avantageusement, le dispositif permet d'illuminer une grille avant de véhicule automobile.
Alternativement, le dispositif permet de réaliser une fonction de signalisation intégrée dans un projecteur de véhicule automobile, dans un feu de signalisation arrière ou en tant que module lumineux de signalisation indépendant.
 BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
L'objet et les avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la spécification suivante en liaison avec les dessins ci-joints, dans lesquels :
La montre une section d'un dispositif lumineux selon un mode de réalisation de l'invention.
La montre un dispositif de maintien en position d'un substrat secondaire sur un support étagé formant un trou et des languettes de rétention.
La montre le dispositif de maintien de la avec un pion coopérant avec le trou et les languettes de rétention.
La montre un dispositif de maintien en position d'un substrat secondaire sur un support étagé muni d'un pion pour un bouterollage.
La montre un dispositif de maintien en position d'un substrat secondaire sur un support étagé par bouterollage.
La est une vue générale du dispositif lumineux représenté sur la , montrant également le substrat principal portant le circuit d'alimentation principal et le boîtier du dispositif lumineux.
 DESCRIPTION DETAILLEE
La montre une vue en coupe d'une partie d'un dispositif lumineux de véhicule automobile.
Le dispositif lumineux comporte un boîtier non représenté, un circuit d'alimentation non représenté et un support étagé 1 monté dans le boîtier de façon rigide, une pluralité de substrats secondaires 311, 321, 331 fixés sur le support étagé, comprenant chacun un circuit électronique.
Sur la , la pluralité de substrats secondaires 311, 321, 331 est de type FR4 à double face, lesdits substrats secondaires comportant chacun un circuit électronique, dont sont représentés des vias non référencés et dont d'autres éléments ne sont pas représentés, et une LED 312, 322, 332 étant montée sur la première face du substrat.
Les substrats sont électriquement connectés entre eux par deux rubans métalliques 21, 22 soudés sur leurs circuits électroniques respectifs, lesdits rubans 21,22 étant chacun reliés au circuit d'alimentation non représenté de sorte à pouvoir alimenter l'au moins une source lumineuse 312, 322, 332 de chacun des substrats 311, 321, 331.
Sur la , les substrats secondaires 311, 321, 331 sont de type FR4 à double face, c'est à dire qu'ils comprennent un circuit électronique formé par une couche conductrice sur la première et la deuxième face du substrat secondaire, et par des vias de connexion reliant lesdites couches de cuivre. Les substrats secondaires comportent de plus des trous non représentés reliant une couche à l'autre dont la paroi intérieure est métallisée, par exemple avec du cuivre. Plusieurs desdits trous sont électriquement isolés du reste du circuit électronique, ou reliés à un même potentiel du circuit électronique. Lesdits trous permettent une meilleure répartition de la chaleur entre les faces du substrat secondaire. Dans un autre mode de réalisation non représenté, des vias peuvent remplir le même rôle.
Les premières faces de chacun des substrats secondaires 311, 321, 331 sont référencées contre des surfaces planes du support 1. Alternativement, il aurait été possible de les référencer par au moins trois contacts. Le support peut être en plastique et moulé par injection, et démoulé selon un axe perpendiculaire aux premières faces des substrats secondaires 311, 321, 331.
Les rubans 21, 22 sont agencés de façon à ce que les rubans ne se chevauchent pas, c’est-à-dire qu'ils ne se recouvrent pas selon un axe normal à la une surface locale desdits rubans, définie par une largeur du ruban et un axe longitudinal du ruban. Ils sont soudés en des points décalés.
Chacun des substrats secondaires est positionné et maintenu sur le support étagé au moyen de deux pions 314,315, 324,325, 334,335 du support coopérant avec des ouvertures du substrat secondaire. On comprend que cela permet d'assurer un blocage en rotation des substrats secondaires 311, 321, 331.
Dans chacun des substrats secondaires, l'un des pions coopère avec une ouverture dans le substrat comportant des fentes concentriques formant une pluralité de languettes de rétention. Ainsi, lors de l'étape d'introduction d'un pion dans ladite ouverture, chaque languette de rétention peut légèrement se déformer dans le sens du mouvement d'introduction, les extrémités libres de chaque languette de rétention accompagnant alors le pion de fixation dans son mouvement.
Les figures 2a et 2b montrent une ouverture dans un substrat secondaire 311, avec lequel coopère l'un des pions 315 du support. L'ouverture comporte des fentes concentriques formant une pluralité de languettes de rétention disposant chacune d'une base 42 et d'une extrémité 41.
Les figures 3a et 3b montrent une ouverture dans un substrat secondaire 311 avec lequel coopère l'un des pions 315 du support. Le substrat est monté sur le support 1 de sorte à coopérer avec le pion 315. Le pion 315 est ensuite bouterollé de sorte à former une tête de rivet dont un bord 43 maintient le substrat 315 en place sur le support.
La est une vue générale du dispositif lumineux représenté sur la .
Le boîtier comporte une première partie de boîtier dotée d'une face de sortie 61 transparente pour au moins une partie des rayons lumineux émis par les LEDs, et, dans cet exemple, d'une partie opaque 62. La face de sortie 61 est située entre les LEDs et l'extérieur du véhicule automobile, sur un axe principal de progression du véhicule automobile, lorsque le dispositif lumineux est monté sur le véhicule automobile.
Le circuit principal d'alimentation monté sur le substrat principal est fixé au boîtier. Il est relié par les rubans métalliques 21, 22 aux substrats secondaires 311, 321, 331.
Le support étagé 1 est maintenu entre la première partie de boîtier (61, 62) et une deuxième partie de boîtier 7.

Claims (9)

  1. Dispositif lumineux de véhicule automobile comprenant:
    • Un boîtier (61,62,7),
    • Un circuit d'alimentation principal (5),
    • Un support étagé (1) fixé dans le boîtier (61,62,7),
    • Une pluralité de substrats secondaires (311, 321, 331) fixés au support étagé, lesdits substrats secondaires comportant chacun un circuit électronique et au moins une source lumineuse (312, 322, 332) montée sur une première face du substrat, l'au moins une source lumineuse (312, 322, 332) étant apte à être alimentée par le circuit électronique dudit substrat secondaire.
    • Les substrats étant électriquement connectés entre eux par au moins deux rubans métalliques (21, 22) soudés à leurs circuits électroniques respectifs, lesdits rubans étant chacun reliés au circuit d'alimentation de sorte à pouvoir alimenter l'au moins une source lumineuse (312, 322, 332) de chacun des substrats (311, 321, 331).
  2. Dispositif lumineux selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les substrats secondaires sont reliés entre eux par deux rubans, et les circuits électroniques de chacun des substrats sont alimentés en parallèle.
  3. Dispositif lumineux selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les deux rubans sont espacés l’un de l’autre selon leur largeur.
  4. Dispositif lumineux selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chacun de la pluralité de substrats secondaires (311, 321, 331) comporte des circuits individuels de contrôle de l'au moins une source lumineuse (312, 322, 332) aptes à recevoir une consigne d'activation et une alimentation électrique.
  5. Dispositif lumineux selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chacun de la pluralité de substrats secondaires (311, 321, 331) comporte des vias thermiques et/ou des trous thermiques.
  6. Dispositif lumineux selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque substrat secondaire (311, 321, 331) est de type FR4 et en ce que, pour chaque substrat secondaire, le circuit électronique du substrat secondaire comporte une première portion située sur la première face et une deuxième portion située sur une deuxième face du substrat, la première et la deuxième face du substrat étant reliées à travers le substrat secondaire par des connexions intercouche, les rubans étant soudés sur la deuxième face.
  7. Dispositif lumineux selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que chaque substrat secondaire (311, 321, 331) est de type IMS et en ce que, pour chaque substrat secondaire, le substrat secondaire comporte la première face sur laquelle est montée la source lumineuse, et une deuxième face laissée libre, les rubans étant soudés sur la première face.
  8. Dispositif lumineux selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le boîtier comporte une première partie de boîtier comprenant une face de sortie transparente pour au moins une partie de la lumière émise par les sources lumineuses, et une deuxième partie de boîtier, le support étagé étant maintenu entre les première et deuxième parties de boîtier.
  9. Dispositif lumineux selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif s'étend sur la largeur d'une demi-façade ou une façade du véhicule automobile, ou recouvre une grille avant de véhicule automobile.
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