Brevet FR2605086A1 — publié le 19880415

La présente invention a trait d'une façon générale au domaine des projecteurs et feux de signalisation de véhicules automobiles, et concerne plus par ticulibrement des nouveaux moyens pour occulter sélectivement tout ou partie d'un faisceau lumineux et/ou pour modifier 11aspect extérieur d'un projecteur ou d'un feu lorsque celui-ci n' est pas en usage. Dans le domaine des projecteurs, il existe depuis longtemps la nécessité d'occulter une partie d'un faisceau lumineux pour l'amener à respecter une photométrie donnée. Les divers moyens connus pour ce faire comprennent les coupelles d'occultation destinées à limiter l'émission des rayons d'un filament à un champ donné, les écrans opaques, ou encore les zones non réfléchissantes prévues en des endroits bien spécifiques du réflecteur d'un projecteur. Cependant, tous ces moyens connus sont généralement figés, ce qui ne donne aucune souplesse à leur mise en oeuvre. Par ailleurs, en matière de style, on cherche fréquemment à donner à un feu ou bloc de feux de signalisation ou analogue, lorsque le ou les feux sont éteints, un aspect homogène et une couleur souvent différente de la couleur de la ou des fonctions lumineuses. On connaît en particulier des feux qui, éteints, ont un aspect sombre ou noir pour s'harmoniser soit avec un aspect sombre similaire de la carrosserie du véhicule, soit avec le bouclier avant du véhicule, qui est fréquemment de couleur noire. Cependant, les techniques actuelles n'offrent pas une gamme de couleurs telle que les feux, éteints, puissent s'harmoniser avec un grand nombre de couleurs de carrosseries. En pratique, comme on l'a indiqué plus haut, on se limite actuellement aux couleurs noire et "fumée". La présente invention a pour objet l'utilisation de moyens jamais employés jusqu' présent dans le domaine de l'éclairage automobile à des fins de traitement optique du faisceau lumineux délivré par un dispositif d'éclairage ou de traitement de l'aspect extérieur d'un tel dispositif lorsqu'il est éteint. A cet effet, l'invention propose un dispositif d'éclairage pour véhicule automobile, du type comprenant une source lumineuse, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un écran interposé sur le trajet des rayons lumineux émis par la source, écran qui est constitué, au moins dans certaines zones, par la superposition d'un substrat transparent, d'une première électrode comprenant une couche de matière électrochrome, d'un électrolyte transparent, et d'une seconde électrode, transparente, et en ce que le dispositif comprend en outre des moyens de commande pour appliquer auxdites électrodes une tension électrique, la matière électrochrome étant susceptible de conférer auxdites zones, selon la tension électrique fournie par les moyens de commande, au moins un état de transparence et un état de non transparence. Dans toute la description qui suit ainsi que dans les revendications, on entend par "dispositif d'éclairage" tout projecteur ou feu de signalisation, individuel ou sous fore groupée, susceptible d'être trouvé sur un véhicule automobile. En outre, l'écran pourra être soit un écran intermédiaire interposé entre la source lumineuse (telle que l'association d'une lampe et d'un réflecteur) et la glace de fermeture du dispositif, soit la glace de fermeture ellemême. Plus précisément, l'invention a pour point de départ les résultats intéressants constatés avec les matières utilisées dans certains dispositifs d'affichage et ayant des propriétés électrochromiques. Des dispositifs d'affichage incorporant ces matières comprennent généralement un substrat en verre sur lequel est déposée une mince couche conductrice transparente, par exemple en oxyde d'étain et/ou d'indium, et une couche de matière électrochrome l'ensemble ci-dessus étant utilisé comme électrode active dans une cellule électrolytique comportant une contre-électrode opaque. Selon la tension électrique appliquée aux électrodes de la cellule, l'état de la matière électrochrome peut varier de façon réversible entre un état opaque d'une couleur bien déterminée et un état de transparence.On crée aini un dispositif d'affichage par différences de réflexion de la lumière ambiante sur les parties opaques de la matière et sur la contre-électrode, à travers les parties transparentes de la matière. Le domaine de l'éclairage automobile, mettant en oeuvre des sources très brillantes et des flux lumineux élevés, est très différent de celui des dispositifs d'affichage. En particulier, les matières électrochromes présentent à l'état non-transparent une opacité qui leur permet, en affichage, d'assurer par réflexion un contraste relatif satisfaisant entre es zones transparentes et les zones opaques, mais leur mise en oeuvre en éclairage automobile révèle certaines limitations. Cependant, il existe un certain nombre d'applications dans lesquelles ces défauts d'opacité totale prennent une importance mineure. I1 s'agit tout d'abord, dans un contexte de style, de donner aux feux et/ou aux projecteurs d'un véhicule un aspect donné, et plus particulièrement une couleur donnée, lorsqu'ils sont éteints. Dans ce cas, du fait que l'espace situé derrière la glace du projecteur, défini par son boîtier, est le plus souvent complètement fermé, les rares rayons lumineux susceptibles de ressortir du projecteur à travers la matière électrochrome opaque devront nécessairement traverser deux fois cette matière, si bien qu'une opacité non totale suffira néanmoins en pratique à atténuer suffisamment ces rayons. Une seconde application réside dans l'occultation sélective de certaines régions d'un faisceau par exemple dans le cas où un faisceau de route est obtenu par juxtaposition d'un faisceau de croisement avec un faisceau complémentaire. I1 apparait généralement dans ce genre de configuration une intensité d'éclairement excessive au niveau du sol, ce qui atténue l'impression de confort visuel habituellement donnée par la tache de concentration approximativement centrée sur l'horizon. Selon l'invention, des zones occultables à base de matière électrochrome, judicieusement disposées, sont prévues sur la glace du projecteur fournissant le faisceau de croisement et, bien qutune occultation non totalement obscure soit obtenue, il apparaît qu'elle est néanmoins largement suffisante pour atténuer le faisceau globalement obtenu dans les régions voulues. On pourra également utiliser une zone à occultation électrochromique afin d'améliorer la netteté de la coupure d'un faisceau de croisement, et notamment afin d'atténuer les rayons susceptibles de monter au-dessus de l'horizontale et d'éblouir les conducteurs des véhicules roulant en sens inverse. Par ailleurs, du fait que leur principe de fonctionnement est basé sur une électrolyse, les écrans électrochromiques sont dotés d'une bonne résistance à la chaleur, ce qui permet de les utiliser dans des projecteurs sans qu'il soit nécessaire de prévoir des aménagements spécifiques tels que décrits dans un certain nombre de brevets au nom de la demanderesse, et notamment les brevets francais 2 528 536 et 2 528 537 ayant pour objet la diminution de la concentration d'un faisceau à son passage à travers la glace. D'autres aspects et avantages de la présente invention apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée suivante de formes de réalisation préférées de celle-ci, donnée à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 est une vue en coupe verticale schématique d'un projecteur de véhicule automobile équipé d'un écran à effet électrochromique conforme à la présente invention; - la figure 2 est une vue à échelle agrandie, en coupe horizontale, d'une partie du projecteur de la figure 1 - la figure 3 est une vue similaire à la figure 2 d'une variante de réalisation de l'invention - la figure 4 est une vue en coupe verticale schématique d'un projecteur à lampe bi-filament, selon une variante de réalisation de l'invention ;; et - la figure 5 est une vue de face schématique d'un projecteur bi-miroir mettant en oeuvre les principes de l'invention. En référence au dessin, et tout d'abord à la figure 1, un dispositif d'éclairage de véhicule automobile comprend classiquement un boîtier 10, une source lumineuse 12 telle qu'une lampe à filament montée à l'arrière du boîtier, un réflecteur 14, par exemple parabolique, monté à l'intérieur du boîtier, et une glace de fermeture 16 fermant le boîtier à l'avant de celui-ci. La glace de fermeture 16 est montée affleurante avec la carrosserie 17 du véhicule, de façon classique et pour des raisons liées à la fois au style et à l'aérodynamisme. On peut noter ici que le dispositif d'éclairage de la figure 1 pourra être indifféremment un projecteur ou un feu de signalisation. Dans ce dernier cas. la glace pourra par exemple être directement solidaire du réflecteur, conformément à la technique habituelle. Comme le montre mieux la figure 2, la glace 16 est constituée par une structure sandwich comprenant successivement, de l'intérieur vers l'extérieur, une première plaque de verre formant substrat 161, une première couche conductrice transparente 162 déposée sur la couche de verre 161, une couche 163 d'une matière ayant des propriétés électrochromiques déposée sur la couche 162, un liquide formant électrolyte 164, une seconde couche conductrice transparente 165, et une plaque de verre extérieure 166. L'ensemble formé des couches 162, 163 constitue l'électrode active d'un système électrolytique comprenant en outre l'électrolyte 164 et la seconde couche conductrice 165 formant contre-électrode. Enfin, une source commandée de basse tension électrique 18 est reliée aux deux électrodes 162, 163 et 165. En fonction de la photométrie souhaitée, la plaque de verre intérieure 161 pourra comporter à sa surface intérieure, comme indiqué en 20, des aménagements tels que des prismes, stries ou analogues permettant de dévier les rayons lumineux émis par l'ensemble lampe/réflecteur dans des directions données. Les deux couches conductrices 162, 165 seront réalisées de préférence, de façon classique, en oxyde d'étain et/ou d'indium. On se réfèrera à ce sujet à l'article "Physique des Couches Transparentes Conductrices", C.Gril, L. Gouskov, J. Marucchi, J. Touzel, M. Savelli, Le vide, les couches minces, No. 218, Août-Septembre-Octobre 1983. En ce qui concerne le choix de la matière élec trochromique, plusieurs considérations entrent en jeu. Dans le présent exemple, la couche 163 est destinée à donner au projecteur, observé de l'extérieur et lorsqu'il ne fonctionne pas, un aspect opaque et une couleur déterminée. A cet effet, la source de tension 18 est commandée de manière à amener la matière dans son état opaque dès l'extinction de la lampe 12, et inversement. A titre d'exemple, on pourra choisir comme matière électrochromique l'oxyde de tungstène WO3 qui, par un processus d'électrolyse réversible, devient opaque en prenant une couleur bleue. Un tel projecteur s'harmonisera parfaitement avec une carrosserie de la même couleur. D'une manière plus générale, on pourra utiliser par exemple comme matière électrochrome l'oxyde de tungstène, l'oxyde de molybdène, l'oxyde de vanadium, déposée suivant la technique d'évaporation sous vide, de bombardement ionique, etc. On pourra éyalement utiliser un acide polymétallique colloldal de métaux de transition, conformément aux enseignements de la demande de brevet français publiée No. 2 527 219, dont le contenu est incorporé ici par référence. Dans la réalisation de la figure 2, le processus de fabrication de la glace consistera tout d'abord à réaliser les deux demi-glaces 161 et 166, formant substrats, avec la précision appropriée pour que l'espace laissé entre leurs surfaces intérieures en vis-d-vis soit de largeur essentiellement constante. Les couches conductrices 162 et 165 seront alors déposées sur les plaques de verre par l'une uelconque des techniques enseignées dans le document "Physique des Couches Transparentes Conductrices" ci-dessus, tel que pyrolyse, pulvérisation cathodique ou évaporation thermique. Puis la couche de WO3 est déposée sur la couche conductrice 162 par exemple par l'une des techniques connues suivantes : évaporation sous vide, évaporation réactive, électrolyse cathodique, bombardement ionique.Les verres 161 et 166 sont ensuite assemblés et maintenus en place par des moyens mécaniques appropriés, l'espace intersticiel entre la couche de matière électrochromique 163 et la seconde électrode est rempli de l'électrolyte, et cet espace est ensuite scellé pour retenir l'électrolyte. Dans le présent exemple, l'électrolyte consiste de façon préférée en une solution de carbonate de pro pylène et de perchlorate de lithium LiC104 Suivant une variante de réalisation de l'invention, illustrée sur la figure 3, la glace 26 du projecteur comprend tout d'abord, successivement de l'extérieur vers l'intérieur, une couche de verre 265, formant substrat, une couche conductrice 264 déposée sur ce substrat, et une couche électrochrome 263 déposée sur cette couche conductrice. Ces trois premiers composants seront réalisés par les techniques envisagées plus haut en référence à la figure 2.Dans le présent exemple, l'électrolyte nécessaire à la conversion réversible de la matière électrochrome entre ses états opaque et incolore est un électrolyte solide, notamment une matière plastique ou un verre à conduction rapide d'ions, et le plus souvent un verre au lithium. Pour plus de détails concernant ce type d'électrolyte solide, on se réfèrera à l'article "Symposium on Glass Science and Technology : Problems and Prospects for 2004, Vienna, Austria,July 1-5, 1985", Journal of Non-Crystal Solids, volume 73, No 1-3, Août 1985. La contre-électrode transparente 261 est mise en place sur la couche de verre 262 formant électrolyte, par l'une des techniques envisagées plus haut. Enfin, un vernis protecteur transparent 260 peut être déposé sur la surface extérieure de la contreélectrode 262 afin de protéger cette dernière contre l'environnement régnant à l'intérieur du projecteur. Dans cette variante de réalisation, on réalisera tout d'abord d'une part le sous-ensemble constitué par les couches 263, 264 et 265 et d'autre part le sousensemble constitué par l'électrolyte solide 262, la contreélectrode 261 et le vernis 260, puis ces deux sous-ensembles seront assemblés mécaniquement de manière à établir un contact physique et chimique satisfaisant entre la matière électrochrome 263 et l'électrolyte solide 262. Bien entendu, dans le cas où le profil de la glace 26 du projecteur est galbé, on réalisera les surfaces en vis-à-vis de ces deux sous-ensembles avec une précision suffisante pour qu'en tout point les couches 261 à 264 soient en parfait contact mutuel et donnent un échange ionique satisfaisant. Dans la configuration ci-dessus, du fait que la glace extérieure est lisse sur ses deux faces, les prismes ou stries destinés à dévier les rayons lumineux émis par l'ensemble lampe-réflecteur sont avantageusement prévus sur une glace intermédiaire 30 située entre le réflecteur et la glace 26. Dans les deux formes de réalisation ci-dessus, la glace 16 ou 26 est pourvue du système électrolytique à matière électrochrome sur l'intégralité de sa surface, de telle sorte que, suivant la tension appliquée aux électrodes, c'est toute la glace qui est rendue opaque ou transparente. De la sorte, soit le projecteur fonctionne, et sa glace, amenée à l'état transparent par une commutation appropriée, n'altère pas la photométrie telle que déterminée par l'ensemble lampe-réflecteur et les éléments de déviation des rayons lumineux, soit le projecteur ne fonctionne pas et la glace, amenée à l'état opaque, donne au projecteur observé de l'extérieur une couleur donnée, fonction du choix de la matière électrochrome. De préférence, la commutation évoquée ci-dessus sera effectuée en liaison avec la commande d'allumage et d'extinction de la lampe du projecteur. A titre d'exemple, des couleurs très diverses seront obtenues avec des oxydes des métaux de transition, ou des mélanges de ces oxydes. On pourra également utiliser, comme indiqué plus haut, des acides polymétalliques colloldaux de ces métaux de transition, qui facilitent le déport de la couche électrochrome (notamment par application sous forme de gel) en évitant d'impartir au substrat des chocs thermiques. Entrent également dans le cadre de l'invention pour la réalisation de la couche électrochromique - les films de semi-conducteurs du type nitrure métallique, par exemple le nitrure d'indium InN dans ce cas, on pourra supprimer la couche conductrice adjacente 162 ou 264 en oxyde d'étain et/ou.d'indium car la conductivité de ces semi-conducteurs est suffisamment élevée pour assurer une électrolyse satisfaisante - un film de phtalocyanine - un film de polypyrrole. Dans le cas des matières à base d'un ou de plusieurs métaux de transition, un électrolyte du type carbonate de propylène + perchlorate de lithium sera avantageusement utilisé. En outre, une considération importante entrant dans le choix des matières électrochromes est le temps de réponse pour le passage de l'état opaque à l'état transparent et réciproquement. En pratique, un certain nombre d'essais conduits avec les oxydes de métaux de transition ont indiqué des temps de l'ordre de 300 à 500 ms, valeurs qui sont satisfaisantes au regard des règlements. Sur la figure 4 est illustrée une première application de l'invention à l'occultation partielle d'un faisceau lumineux émis par un projecteur de véhicule automobile. Dans cette réalisation, un écran 36a, en forme de bande horizontale, constitué par un système électrolytique tel que défini plus haut ost prévu dans la région supérieure de la glace 36 d'un projecteur à lampe bi-filament susceptible de créer un faisceau de croisement et un faisceau de route. Lorsque le projecteur est utilisé en mode route, la tension appliquée aux électrodes est telle que la couche électrochrome est transparente ; toute la surface utile du réflecteur est alors utilisée pour créer le faisceau de route, d'intensité maximale.Lorsque le projecteur est commuté en mode croisement, l'écran est rendu opaque, et les rayons lumineux montants habituellement rencontrés dans cette région de la glace sont très fortement atténués par l'écran. On annule ainsi pratiquement l'intensité des rayons lumineux susceptibles d'éblouir les conducteurs des véhicules circulant en sens inverse. De façon préférée, la commande de l'état de l'écran s'effectuera automatiquement en liaison avec celle des projecteurs pour passer du faisceau de croisement au faisceau de route et réciproquement. La figure 5 illustre une seconde application de l'invention à l'occultation. On a représenté sur cette figure, en vue de face, un projecteur bi-miroir de véhicule automobile comprenant un boîtier fermé par une glace frontale commune 46 et abritant deux lampes 42, 42' et deux réflecteurs 44, 44'. La lampe 42 et le réflecteur 44 sont destinés, en coopération avec des éléments déviateurs prévus sur la glace 46 ou sur une glace intermédiaire (non représentée), à créer un faisceau de croisement, par exemple du type situé à gauche au-dessous d'un demi-plan de coupure horizontal et à droite au-dessous d'un demi-plan incliné à 150 au-dessus de l'horizontale, conformément aux exigences des règlements européens. La lampe 42' et le réflecteur 44' sont destinés, en coopération éventuelle avec des éléments déviateurs prévus sur la glace ou sur une glace intermédiaire, à créer un faisceau complémentaire du faisceau de crcisement sus-mentionné et généralement situé au-dessus d'un plan de coupure horizontal. De la sorte, les deux faisceaux superposés satisfont à la photométrie exigée pour un faisceau de route.On pourra se reporter pour plus de détails concernant ce type de projecteur bi-miroir, à la demande de brevet français No. 86 08722 au nom de la Demanderesse. Dans ce genre de projecteur à faisceaux complémentaires, il apparaît généralement dans le faisceau de route une concentration lumineuse excessive d'une part au sol à proximité du véhicule et d'autre part dans la région des points 75! et SOR de la réglementation européenne mentionnée ci-dessus. Conformément à l'invention, on prévoit sur la partie de la glace de fermeture 46 correspondant au faisceau de croisement deux zones 46a et 46b, en forme de trapèzes disposés tête-bêche, constituées par des cellules électrolyties telles que décrites plus haut. Comme on peut l'observer, ces zones s'étendent en vis-à-vis de la zone centrale du fond du miroir. Lorsque les deux lampes 42, 42' sont allumées pour créer le faisceau de route, alors les deux écrans 46a et 46b sont simultanément amenés dans leur état opaque, ce qui a pour effet d'atténuer fortement l'intensité des grandes images verticales du filament de la lampe de croisement 42, et donc d'atténuer l'éclairement de la route à proximité du véhicule. En outre, on pourra prévoir également une troisième zone d'occultation (non représentee) qui sera judicieusement disposée de manière à atténuer l'éclairement aux points normalisés 75R et 50R de la réglementation européenne, pour ainsi rendre le faisceau de route obtenu essentiellement symétrique, au profit d'une tache de concentration centrale plus homogène et d'un confort visuel supérieur. L'invention pourra également être utilisée pour modifier continûment l'intensité du faisceau lumineux émis par U1: projecteur de route ou de croisement. En effet, certaines matières électrochranes peuvent présenter, dans les longueurs d'onde visibles, un facteur de transmission variable qui est fonction de la tension d'électrolyse. On mettra à profit ce genre de matière pour faire varier l'intensité du faisceau en fonction des conditions, par exemple pour la réduire en cas de neige ou pour la circulation en ville. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux formes de réalisation décrites ci-dessus et représentées sur les dessins, mais l'Homme de l'art pourra y apporter toute variante ou modification sans sortir de son cadre. Ainsi , l'écran d'occultation par électrochromisme pourra être prévu non seulement sur la glace ou globe de fermeture d'un projecteur ou d'un feu, mais également sur tout élément intermédiaire normalement transparent interceptant au moins une partie du faisceau lumineux émis par la source. Enfin, une occultation électrochromique telle qu'envisagée dans ce qui précède pourra être mise en oeuvre avec des glaces en verre ou en matière plastique transparente. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'éclairage pour véhicule automobile, du type comprenant une source lumineuse (12; 42), caractérisé en ce qu'il comprend en outre un écran (16; 26, 36; 46) interposé sur le trajet des rayons lumineux émis par la source, l'écran étant constitué, au moins dans certaines zones (16; 26; 36a; 46a, 46b), par la superposition d'un substrat transparent (161; 265), d'une première électrode (163; 263) comprenant une couche de matière électrochrome, d'un électrolyte transparent (164; 262), et d'une seconde électrode (165; 261), transparente, et en ce que le dispositif comprend en outre des moyens de commande (18) pour appliquer auxdites électrodes une tension électrique, la matière électrochrome étant susceptible de conférer auxdites zones, selon la tension électrique fournie par les moyens de commande, au moins-un état de transparence et un état de non-transparence. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'écran est constitué par la glace de fermeture (16; 26; 36; 46) du dispositif. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de commande sont conçus pour que, lorsque la source lumineuse est éteinte, la matière électrochrome (163; 263) prenne son état de non-transparence. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la matière électrochrome (163; 263) est prévue sur la totalité de la surface de la glace et est choisie de manière à prendre, dans son état de non-transparence, une couleur déterminée en fonction de la couleur de la carrosserie dudit véhicule. 5. Dispositif selon la revendication 2, du type projecteur de croisement, caractérisé en ce que lesdites zones(36a) sont susceptibles d'être traversées par des rayons lumineux montants. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications t et 2, du type projecteur de croisement associé à un projecteur susceptible de fournir un faisceau complémentaire du faisceau de croisement dans le but de créer un faisceau de route, caractérisé en ce que lesdites zones (46a, 46b) sont des zones traversées par des rayons lumineux du faisceau de croisement éclairant la route à grande proximité du véhicule ou donnant audit faisceau un défaut d'homogénéité ou de symétrie. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la matière électrochrome est susceptible de conférer auxdites zones une infinité d'états entre l'état de transparence et l'état de nontransparence, de manière à moduler l'intensité lumineuse du faisceau de sortie. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la matière électrochrome est choisie dans le groupe comprenant les oxydes des métaux de transition et des acides polymétalliques colloldaux des métaux de transition. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que ladite première électrode est constituée par une couche transparente électriquement conductrice (162; 264) sur laquelle est déposée la matière électrochrome (163; 263). 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que la couche transparente électriquement conductrice (162; 264) consiste en un dépôt d'oxyde d'étain et/ou d'oxyde d'indium sur ledit substrat. 11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que la seconde électrode (165; 261) est constituée par un dépôt d'oxyde d'étain et/ ou d'oxyde d'indium sur un second substrat (166; 262). 12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 8 à 11, caractérisé en ce que l'électrolyte (164) est un électrolyte liquide constitué par une solution de carbonate de propylène et de perchlorate de lithium. 13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 8 à 11, caractérisé en ce que l'électrolyte est un électrolyte solide (262) constitué par un verre ou d'une matière plastique à enduction rapide d'ions.