Brevet FR2590965A1 — publié le 19870605

La présente invention concerne les feux de signalisation pour véhicules tels que les véhicules automobiles et concerne en particulier les feux dont l'intensité lumineuse de sortie est variable. I1 peut s'agir des feux clignotants pour l'indication des changements de direction tenant lieu également de feux de détresse ; dans ce cas, l'intensité lumineuse de sortie passe périodiquement d'une valeur nulle à une valeur nominale. I1 peut s'agir également des feux de signalisation1 tels que les feux de position, dont l'intensité lumineuse doit être modifiée selon que le véhicule circule de jour ou de nuit. Dans les feux clignotants de la technique antérieure, le clignotement est conventionnellement obtenu par des extinctions et allumages successifs de la lampe qui émet le faisceau lumineux, ces extinctions et allumages étant réalisés en appliquant successivement aux bornes du filament de la lampe une tension nulle et la tension d'alimentation électrique nominale. Cette tension commandée est obtenue à l'aide d'un dispositif dit centrale clignotante, à commutation électro-mécanique ou encore électronique. Ce type de feu clignotant présente cependant un certain nombre d'inconvénients. D'une part, il existe des pertes d'énergie importantes à chaque commutation de la lampe d'un état à l'autre. D'autre part, les lampes à filament présentent conventionnellement une inertie importante, c'est-à-dire qu'un certain laps de temps s'écoule avant que le filament atteigne sa brillance maximale ou son extinction totale à chaque changement d'état, au détriment de la perceptibilité du clignotement. Enfin, un autre inconvenient est lié à la diminution sensible de la durée de vie du filament à la suite de ces changements d'état répétés. Par ailleurs, on tend de plus en plus fréquemment à utiliser en éclairage automobile des lampes à décharge gazeuse, d'une grande brillance et dont la consommation électrique est modérée. Cependant, il n'est pas possible aujourd'hui de réaliser des feux clignotants comportant ce genre de lampe, notamment parce qu'elle exige des moyens d'alimentation à haute tension (mettant en oeuvre un ballast en série avec la source) et des moyens de commutation d'un coût prohibitif, et à cause des temps d'amorçage du ballast trop importants. La présente invention concerne également les feux de signalisation pour véhicules automobiles dont l'intensité lumineuse de sortie est susceptible de prendre deux valeurs, selon que le véhicule circule de jour (forte intensité) ou de nuit (faible intensité). Dans la technique antérieure, ces deux états de brillance sont obtenus soit par commutation entre deux filaments prévus dans une même lampe du feu, et dont les intensités respectives sont différentes, soit par changement de la tension d'alimentation d'une lampe à un seul filament. Dans le premier cas, le coût de la lampe est élevé. Dans le deuxième cas, le mode d'utilisation de la lampe, en particulier sous une tension différente de sa tension nominale, diminue sa durée de vie. Par ailleurs, la mise en oeuvre de lampes à décharge dans ce type de feu pose également des problèmes de coût et de faisabilité. L'invention vise à pallier ces inconvénients de l'art antérieur et à proposer un feu de signalisation à état d'éclairement variable qui ait une durée de vie importante et une consommation électrique réduite, tout en étant d'un faible coût. A cet effet, la présente invention concerne un feu de signalisation de véhicule automobile, du type agencé pour émettre un rayonnement lumineux pouvant prendre à un instant donné l'une parmi deux valeurs d'intensité, caractérisé en ce qu'il comporte un écran d'occultation interposé sur le trajet des rayons lumineux et comprenant des cristaux liquides suceptibles de conférer sélectivement audit écran au moins deux états correspondant respectivement aux deux intensités lumi- neuses en sortie, et des moyens de commande en tension dudit écran. La réalisation d'écrans passifs à cristaux liquides de types divers est bien connue dans la technique de l'affichage numérique. On se reporterapar exemple à la revue "La Recherche", volume 12, n0 125, septembre 1981, pages 936 à 939. Le domaine de l'éclairage automobile, qui met en oeuvre des sources lumineuses très brillantes et des flux lumineux élevés, même pour des feux de signalisation tels que clignotants indicateurs de direction1 est tres différent de celui de l'affichage numérique. Cependant, des essais conduits par la Demanderesse ont demontré qu'il était possible d'occulter totalement le flux lumineux tel qu'émis par un filament de feu clignotant à l'aide d'un écran à cristaux liquides, ledit écran pouvant laisser passer, dans un autre état, la plus grande partie du flux lumineux. Les essais ont démontré également que les commutations entre les deux états étaient franches et brèves, pour ainsi pallier notamment les problèmes d'inertie des feux clignotants de la technique antérieure. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée suivante de modes de réalisation préférésde celle-ci,donnée à titre d'exemple et faite en référence anKdessirsannexé sur lesquels - la figure 1 est une vue en perspective éclatée d'un feu de signalisation selon une première réalisation de l'invention - la figure 2 est une coupe à travers un écran d'occultation représenté sur la figure 1, - la figure 3 est un schéma du circuit d'alimentation du feu de signalisation de la figure 1. - la figure 4 est une vue en coupe transversale d'un feu selon une variante de réalisation, - la figure 5 est une vue en coupe transversale d'un feu selon une autre variante, - la figure 6 est une vue en coupe illustrant l'application de l'invention à un feu de coin, - la figure 7 est une vue de face partielle d'un écran selon une variante de réalisation, et - la figure 8 est une vue de face partielle d'un écran selon une autre variante de réalisation. Sur la figure t est représenté un feu de signalisation de véhicule pour l'indication de changement de direction, ou feu clignotant. Il comprend une lampe 10, munie d'un filament, par exemple en tungstène, un réflecteur parabolique 12 agencé pour réfléchir les rayons lumineux émis par le filament dans une direction voisine de l'axe optique X-X du feu, un écran d'occultation 14 agencé pour sélectivement laisser passer et occulter le faisceau lumineux de signalisation, comme on le verra plus loin, et une glace (ou globe) de fermeture 16, éventuellement teintée de manière à donner au faisceau sortant tout coloration souhaitée telle qu'exigée notamment par les règlements. De façon conventionnelle, la glace de fermeture sera avantageusement réalisée en une matière plastique appropriée. En référence toute particulière à la figure 2, l'écran d'occultation 14 comprend deux lames de verre parallèles 20 et 20' assemblées de façon étanche à leur périphérie, d'une manière non illustrée. Entre les lames de verre est disposée une couche de matière 22 constituée de cristaux liquides de type "nématique en hélice". Sur les faces internes de chacune des deux lames de verre 20,20' ont été déposées des électrodes, respectivement 24,24', en couches transparentes très minces. Ces électrodes pourront être conventionnellement réalisées en oxyde d'indium ou en oxyde d'étain. Les cristaux liquides sont ainsi situés entre les deux électrodes et aptes à réagir à un champ électrique créé entre celles-ci. A cet effet, chacune des deux électrodes comporte une borne de connexion, respectivement 28,28', pour l'application de la tension électrique destinée à créer ce champ. Sur les faces externes des deux lames de verre sont ménagés des polariseurs, respectivement 26 et 26', dont les plans de polarisation sont perpendiculaires (polariseurs croisés). Le principe de fonctionnement d'un tel écran est expliqué ci-dessous. Il faut indiquer tout d'abord qu'en l'absence de tension électrique entre les deux électrodes 24,24', les cristaux liquides sont conçus pour prendre spontanément une configuration en hélice, ou "twistée". Il est connu que cette anisotropie optique a pour effet de faire tourner de 90 degrés le plan de polarisation d'une lumière polarisée. Ainsi, lorsqu'un faisceau lumineux émis par l'ensemble lampe/réflecteur traverse le premier polariseur 26, le plan de polarisation du faisceau sortant ainsi polarisé subit dans la couche 22 une rotation de 900 autour de l'axe optique. Le plan de polarisation devient ainsi parallèle au plan de polarisation du second polariseur 26', qui laisse donc sortir le faisceau. Ainsi, en l'absence de tension électrique appliquée à ses électrodes, l'écran d'occultation 14 est transparent à la lumière. Si maintenant on applique une tension électrique continue de valeur appropriée (généralement de quelques volts) aux bornes 28 et 28' des deux électrodes 24 et 24', alors le champ électrique qui est ainsi créé entre les deux électrodes a pour effet de déplacer les molécules de cristaux liquides, qui s'orientent alors parallèlement à la direction du champ. Les molécules deviennent de cette manière perpendiculaires aux deux plaques de verre 20,20', et n'ont donc plus d'influence sur la polarisation des rayons lumineux traversants. La lumière polarisée à l'entrée ne subit donc plus la rotation de 90" mentionnée plus haut et est arrêtée par le polariseur de sortie 26'. L'écran 14 est ainsi opaque, et ne laisse pas passer le rayonnement lumineux. Sur la figure 3, est représenté un schéma de montage électrique d'un tel feu. Comme on le-voit, on pourra déclencher le fonctionnement du feu comportant l'écran 14 par un interrupteur unique 30. L'interrupteur 30 et la lampe 10 sont raccordés en série entre la source de tension et la masse. Ainsi, lors de la fermeture de l'interrupteur pour actionner le feu clignotant de changement de direction (ou d'alarme, de détresse, etc.), la lampe 10 est allumée en permanence. Un dispositif clignotant 32 est par ailleurs monté en série entre le point commun entre l'interrupteur et la lampe et la borne 28 de l'écran 14, dont l'autre borne 28' est raccordée à la masse.Ainsi, la fermeture de l'interrupteur provoque également l'opération du dispositif 32, qui va prendre alternativement, et à une cadence appropriée (par exemple de 1 à 2 secondes), deux états dans lesquels la tension appliquée aux électrodes de l'écran sera respectivement de valeur nulle et de valeur nominale. On réalise ainsi, par occultations périodiques, à l'aide de l'écran, du faisceau lumineux émis en permanence par la lampe, la fonction clignotante conventionnellement associée aux types de feux de signalisation précités. Le feu clignotant tel que décrit ci-dessus présente un certain nombre d'avantages. D'une part, on supprime la centrale clignotante habituelle, électro-mécanique ou électronique, qui est relativement onéreuse car les courants mis en jeu sont généralement élevés, même avec des lampes de feux de signalisation. Par ailleurs, on évite également les pertes d'énergie très importantes à chaque commutation d'un filament de tungstène, et l'on accroît en même temps la durée de vie de la lampe. Inversement, la commande d'un écran d'occultation à cristaux liquides tel que décrit met en oeuvre des courants et des tensions de valeurs faibles, au profit d'une diminution de la consommation d'énergie, et d'une réduction du coût du dispositif créant le clignotement. De plus, la fiabilité et l'insensibilité aux vibrations des dispositifs à cristaux liquides sont excellentes. Par ailleurs, les temps de réponse en commutation opacité/transparence d'un écran à cristaux liquides tel que décrit se sont avérés être extrêmement courts. Ainsi, on évite également les phénomènes d'inertie associés à l'allumage/extinction d'une lampe à filament de tungstène classique, pour créer un clignotement plus franc et plus visible. La structure de feu telle que décrite plus haut s'applique également tout à fait avantageusement au cas où la source lumineuse employée est du type à décharge gazeuse, que l'on cherche en effet à employer de plus en plus fréquemment en éclairage automobile pour sa faible consommation et sa grande brillance. En effet, dans ce cas également, l'énergie consommée à chaque allumage est réduite car la lampe reste allumée en permanence. De plus, l'allumage d'un tel type de lampe nécessite l'amorçage d'un ballast qui dure conventionnellement de l'ordre de 1 à 2 secondes. A l'aide de l'écran d'occultation selon l'invention, cet amorçage n'a lieu qu'une fois en début de fonctionnement, et la mise en oeuvre de ce type de lampe dans les feux clignotants en est ainsi grandement facilitée. Le dispositif clignotant 32 pourra être d'un type quelconque, tel qu'électro-mécanique ou électronique. On pourra bien entendu prévoir un agencement de clignotement différent de celui représenté. En particulier, on concevra le dispositif de commande de clignotants dans sa globalité de manière à satisfaire aux réglements en vigueur. Par exemple, la plupart des réglements imposent que les clignotements des feux de changement de direction avant et arrière s'effectuent en synchronisme. Pour y satisfaire, on pourra prévoir une alimentation des feux clignotants par deux fils (en plus de la masse) qui achemineront respectivement la tension d'alimentation de la lampe et la tension de commande de l'écran à cristaux liquides. Dans ce cas, on prévoira un dispositif clignotant centralisé pour la commande des écrans de chacun des feux du véhicule. Une autre solution, qui fait appel avantageusement à une alimentation par un fil seulement (en dehors de la masse), pourra consister à moduler en amplitude la tension continue d'alimentation de la lampe, ces modulations étant détectées par un circuit détecteur approprié pour commander, à partir de cette même tension et avec un synchronisme correct, les états opaque et transparent de l'écran à cristaux liquides. Bien entendu, la modulation de la tension continue d'alimentation sera d'une amplitude assez faible pour ne pas influencer la brillance du rayonnement engendré par la lampe associée. Sur la figure 4, est représentée une réalisation particulière d'un feu clignotant'pour véhicule conforme à la présente invention. Il est bien connu qu'avec certains types de cristaux liquides, il est d'autant plus facile et moins onéreux de réaliser l'opacité de l'écran que les rayons incidents sont tous relativement peu inclinés par rapport à l'axe optique perpendiculaire audit écran. Ainsi, il peut s'avérer difficile d'atteindre une opacité parfaite lorsque les rayons incidents sont excessivement inclinés par rapport audit axe optique. D'un autre côté, pour les feux clignotants d'indication de.direction ou de détresse de véhicules automobiles, il est impératif, notamment parce que les règlements l'imposent, d'occulter totalement le faisceau lumineux pendant l'état d'extinction du feu. A cet égard, la variante de réalisation représentée sur la figure 4 comprend une lampe, schématisée par son filament de tungstène 11, un réflecteur parabolique 12 disposé de telle sorte que le filament 11 soit situé précisément en son foyer F, un écran 14 à cristaux liquides du type nématique en hélice tel que décrit plus haut, disposé dans un plan perpendiculaire à l'axe optique X-X, et une glace de fermeture 16 comportant à sa surface intérieure des éléments 18 de dispersion de la lumière par diffraction, sous la forme d'irrégularités de surface telles que des stries ou billes. La lampe comprend par ailleurs une coupelle d'occultation 13, s'étendant généralement à l'avant du filament, destiné à éviter que les rayons qui sont émis par le filament non parallèlement à l'axe optique X-X n'atteignent directement l'écran d'occultation 14 à cristaux liquides. Ainsi, seuls les rayons réfléchis par le réflecteur 12 pourront atteindre l'écran 14, et l'on comprend que tous ces rayons sont sensiblement parallèles à l'axe optique, soit perpendiculaires au plan de l'écran 14. On peut observer que l'écran d'occultation à cristaux liquides ferme complètement l'espace intérieur du réflecteur parabolique, de telle sorte que tous les rayons lumineux émis doivent nécessairement traverser 1 'écran d'occultation. On réalise ainsi une structure de feu de signalisation dans laquelle l'écran à cristaux liquides réalise plus facilement une occultation totale pendant l'état non éclairant du feu. Sur la figure 5, est représentée une variante de réalisation de l'invention destinée notamment à atténuer les effets indésirables dus à l'échauffement à l'intérieur du feu. Il est connu en effet que les tempéra; tures à l'intérieur d'un feu de signalisation peuvent atteindre des valeurs de 60 à 800, et que les cristaux liquides sont d'une façon générale sensibles à la chaleur. Dans cette variante de réalisation, l'une des lames de verre qui délimitent la couche de cristaux liquides est constituée de la glace de fermeture elle-même. Plus précisément, ce feu comprend une lampe munie d'un filament 11, un réflecteur 12, une première lame de verre 20 présentant une face intérieure munie d'éléments diffracteurs 19 destinés à la dispersion du faisceau lumineux provenant de la lampe et du réflecteur, et une face extérieure plane portant la première électrode (non référencée). La seconde lame de verre est définie par la glace de fermeture 17, dont les deux faces sont sensiblement planes. La couche de cristaux liquides emprisonnée entre la lame 20 et la glace de fermeture 17 est indiquée en 22. Bien entendu, dé la même manière que dans l'écran occultateur de la figure 1, les deux lames de verre 20 et 17 sont conçues de manière à être polarisantés dans deux directions perpendiculaires. L'avantage de ce mode de réalisation réside dans le fait que la glace de fermeture, généralement relativement épaisse pour des raisons évidentes relatives à sa tenue mécanique, permet d'évacuer en permanence la chaleur engendrée par le passage des rayons lumineux dans l'écran d'occultation. Selon les cas, la coloration éventuellement exigée par les règlements, par exemple le jaune pour les feux clignotants, sera donnée par l'une ou l'autre des lames de l'écran à cristaux liquides, c'est-à-dire par la lame intérieure ou par la glace de fermeture. La figure 6 illustre un feu de signalisation clignotant, par exemple pour l'indication des changements de direction, disposé en coin. A cet effet, la glacede fermeture 16' comprend deux faces sensiblement perpendiculaires séparées par une région de coin arrondie, de manière à épouser la forme du coin associé du véhicule. Les autres éléments du feu sont désignés par les mêmes numéros de référence que sur les autres figures. Pour que l'occultation du faisceau lumineux soit totale, on prévoit deux écrans à cristaux liquides, schématiquement indiqués respectivement en 14' et 14", qui sont séparés par une région opaque 15 formant support. Les électrodes des écrans 14' et 14" seront avantageusement reliées en parallèle à la même source de tension de commande. Bien entendu, les formations de dispersion de la lumière, indiquées en 18', qui sont prévues à la surface intérieure de la glace de fermeture 16', seront conçues de manière à ce que la caractéristique photométrique du feu telle qu'exigée soit respectée, en supprimant notamment l'angle mort créé par la présence de la partie opaque 15. On a décrit ci-dessus des feux de signalisation du type clignotant, destinés notamment, dans l'éclairage automobile, à signaler les changements de direction, ou bien à tenir lieu de feux d'alarme ou de détresse. La présente invention s'applique aussi avantageusement à la réalisation de feux de signalisation tels que des feux de position, avec une intensité d'éclairement différente selon que le véhicule est utilisé de jour ou de nuit. Ainsi, sur la figure 7, est représenté schématiquement et partieliement, en vue de face, un écran à cristaux liquides dans lequel les électrodes transparentes 25 qui bordent la couche de matière définissant les cristaux liquides ne s'étendent plus sur toute la surface de l'écran, comme c'était le cas lorsqu'on souhaitait une occultation totale du faisceau, mais sont disposées en bandes parallèles 25a superposées et alimentées chacune par une borne de connexion 28.Ainsi, sont définies entre les bandes des régions qui ne sont jamais soumises à un champ électrique et qui restent donc toujours transparentes En revanche, lorsqu'une tension électrique de valeur appropriée est appliquée entre les électrodes, les régions correspondant aux bandes 25a deviennent opaques, comme décrit plus haut. On crée de cette manière une diminution du flux lumineux en sortie du feu. Ainsi, en l'absence de tension électrique, l'éclairement sera maximal (éclairage diurne), tandis que lorsque la tension sera appliquée à l'écran, l'éclairement sera atténué (éclairage nocturne). Sur la figure 8 est représentée une variante de réalisation de l'écran. Chaque électrode 25', 25" est ici encore constituée d'un ensemble de bandes parallèles, mais les bandes 25a', 25a" des deux électrodes sont perpendiculaires entre elles. Les régions occultables de l'écran sont ici les intersections (indiquées par les zones hachurées) entre les bandes de chacune des deux électrodes. De même, l'application d'une tension continue entre les bandes crée une atténuation du flux lumineux de sortie, en rapport avec la proportion de la surface de l'écran qui devient occultée. Il est bien entendu que les écrans illustrés sur les figures 7 et 8 pourront être mis en oeuvre dans l'une quelconque des structures de feux représentées sur les figures précédentes. Plus généralement, on pourra utiliser des écrans à cristaux liquides destinés à atténuer le faisceau lumineux dans des dispositifs d'éclairage tels que des codesagencés pour avoir des intensités différentes en et hors agglomération, ou encore des projecteurs anti-brouillard à deux niveaux d'éclairement. Par ailleurs, ce type de feu à deux intensités peut etre utilisé aussi bien avec des lampes conventionnelles à filament de tungstène qu'avec des lampes à décharge. L'avantage principal est que la même source lumineuse peut être utilisée pour les deux fonctions. On évite ainsi les commutations d'allumage/extinction qui, comme on l'a indiqué plus haut, sont indésirables quel que soit le type de source. Bien entendu, la présente invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits cidessus et représentés sur les dessins. En particulier, on pourra prévoir que la couleur du faisceau, telle que le jaune imposé par certains règlements pour les feux clignotants, soit donnée par l'une des lames qui définissent l'écran occultateur à cristaux liquides. En particulier, si la lame colorée est placée entre le réflecteur et la couche de cristaux liquides, on obtiendra avantageusement, lorsque le feu est occulté, un aspect neutre. rar ailleurs, on a envisagé tout au long de la description le cas où les lames de l'écran d'occultation à cristaux liquides étaient réalisées en verre. Il est bien entendu que l'on pourra réaliser celles-ci en toute matière plastique de caractéristiques physicochimiques appropriées. REVENDICATIONS 1. Feu de signalisation de véhicule automobile,du type agencé pour émettre un rayonnement pouvant prendre à un instant donné l'une parmi deux valeurs d'intensité, caractérisé en ce qu'il comporte un écran d'occultation (14) interposé sur le trajet des rayons lumineux et comprenant des cristaux liquides (22) susceptibles de conférer sélectivement audit écran au moins deux états correspondant respectivement aux deux intensités lumineuses en sortie, et des moyens de commande en tension (32) dudit écran. 2. Feu de signalisation selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux intensités du rayonnement lumineux sont une intensité nulle et une intensite maximale, les deux états correspondants de l'écran d'occultation (14) étant respectivement un état d'opacité et un état de transparence, et que les moyens de commande en tension (32) dudit écran sont à variations périodiques, pour ainsi créer un clignotement du feu. 3. Feu de signalisation selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux intensités du rayonnement lumineux sont une intensité faible et une intensité forte, les deux états correspondants de l'écran d'occultation étant respectivement un état de transparence partielle et un état de transparence totale. 4. Feu de signalisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'écran comprend deux lames transparentes parallèles (20,20') comportant chacune à sa surface extérieure, un polariseur de lumière 126,26') et à sa surface intérieure, une électrode transparente (24,24') et entre les lames, un remplissage central de cristaux liquides (22) de type nématique en hélice. 5. Feu de signalisation selon la revendication 4, caractérisé en ce que les électrodes (24,24') couvrent la totalité de la surface de l'écran. 6. Feu de signalisation selon la revendication 4, caractérisé en ce que les électrodes de chacune des lames sont disposées en bandes parallèles (25a; 25a', 25a"). 7. Feu de signalisation selon la revendication 6, caractérisé en ce que les bandes des deux électrodes sont parallèles entre elles et superposées. 8. Feu de signalisation selon la revendication 6, caractérisé en ce que les bandes des deux électrodes ne sont pas parallèles entre elles. 9. Feu de signalisation selon l'une quelconque des revendications 4 à 9, comprenant une glace de fermeture (17), caractérisé en ce que l'une des lames de l'écran est constitué par la glace de fermeture du feu. 10. Feu de signalisation selon l'une quelconque des revendications 4 à 10, caractérisé en ce que l'une des lames de l'écran est colorée. 11. Feu selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, comprenant une source lumineuse (10,11) associée à un réflecteur (12), caractérisé en ce que l'écran ferme totalement l'ouverture du réflecteur destinée à la sortie des rayons lumineux. 12. Feu selon la revendication 11, caractérisé en ce que le réflecteur (12) est de type parabolique et que la source lumineuse (11) est disposée dans la région de son foyer (F).