Brevet FR2768491A1 — publié le 19990319

l Etat de la technique. La présente invention concerne une unité d'éclairage pour véhicule automobile comprenant une source lumineuse réelle et des moyens pour regrouper le rayonnement émis par la source lumineuse sur une extrémité d'un système de guide de lumière disposé essentiellement en travers de la direction d'éclairage et des moyens pour découpler le fais- ceau de rayons lumineux par une surface de sortie de lumière extérieure du système de guide de lumière. On connaît une telle unité d'éclairage par exem- ple selon le document DE 32 36 683 Al. Ce document décrit un projecteur dont le système de guide de lumière est formé d'une seule barrette de verre ou d'un autre matériau transpa- rent analogue. Une extrémité du système de guide de lumière est réalisée comme extrémité d'entrée de la lumière. Le sys- tème de guide de lumière est disposé transversalement à la direction d'éclairage et présente une surface de sortie dans la direction d'éclairage. Des facettes réfléchissantes, cons- tituant des moyens de découplage du faisceau lumineux (optique de découplage), sont disposées en biais par rapport à la direction d'éclairage dans le système de guide de lu- mière. En amont de la surface de sortie de lumière du système de guide de lumière, il y a un dispositif à lentilles. Dans l'unité d'éclairage connue, le rayonnement généré par une source lumineuse réelle est regroupé par un miroir elliptique ou un réflecteur pour être injecté dans l'extrémité d'entrée de lumière du système de guide de lu- mière. A ce niveau, le faisceau de rayons de lumière rencon- tre les facettes qui le réfléchissent. Les différents faisceaux de lumière, séparés des facettes, traversent la surface de sortie de lumière du système de guide de lumière et rencontrent le dispositif à lentilles. Le dispositif à lentilles réunit les différents faisceaux de rayons lumineux pour ne former qu'un seul faisceau de rayons et il dirige le faisceau de rayons dans la direction d'éclairage. L'inconvénient de l'unité d'éclairage connue est de ne pouvoir utiliser le rayonnement d'une source lumineuse que pour une seule fonction d'éclairage. Or, on a constaté qu'il était fréquemment souhaitable d'utiliser le rayonnement d'une source lumineuse pour plusieurs fonctions d'éclairage. La présente invention a pour but de développer une unité d'éclairage pour véhicule automobile correspondant au type défini ci-dessus pour permettre d'utiliser le rayon- nement d'une source lumineuse à plusieurs fonctions d'éclairage sans avoir à mettre en oeuvre des éléments de commutation compliqués. Ce problème est résolu par une unité d'éclairage du type défini cidessus, caractérisée en ce que le système de guide de lumière est subdivisé en au moins deux guides de lumière branchés en série et entre lesquels se trouve un élé- ment de commutation respectif pour influencer la transmission optique d'un guide de lumière vers le guide de lumière sui- vant. Les différents guides de lumière selon l'invention peuvent être des fibres de verre monomode ou mul- timode, des fibres de matière plastique, des barreaux guides de lumière en verre ou en matière plastique ou encore des guides creux réfléchissant ou assurant une réflexion totale. Chacun des guides de lumière présente une surface de sortie de lumière, extérieure, dans la direction d'éclairement et un moyen pour découpler le faisceau de rayons lumineux de la surface de sortie de lumière (une optique de découplage). En général, on prévoit uniquement deux guides de lumière en sé- rie. Pour certaines applications de l'unité d'éclairage selon l'invention, dans les véhicules automobiles, on peut néan- moins envisager plus de deux guides de lumière montés en sé- rie. Les éléments de commutation entre les différents guides de lumière permettent de régler une transmission quel- conque d'un guide de lumière vers le guide suivant. Cela per- met de commander la distribution de la lumière à l'intérieur du système de guide de lumière, c'est-à-dire que l'on peut déterminer, de manière précise, combien de lumières injectées dans l'extrémité d'entrée de lumières du système de guide de lumière du premier guide, pour le faisceau de rayons lumi- neux, seront transmises au guide de lumière suivant. Les dif- férents guides de lumières peuvent assurer des fonctions dif- férentes comme par exemple feux de croisement, feux de route, feux de position, feux de brouillard, feux de recul, feux de freins ou feux arrière antibrouillard. L'utilisation d'un élément de commutation qui modifie périodiquement la trans- mission permet même de réaliser une fonction de clignotant par un guide de lumière. Selon la transmission réglée, dans l'unité d'éclairage selon l'invention, on peut envisager plusieurs états de fonctionnement. Pour une transmission réglée sur t = O, l'ensemble du faisceau de rayons lumineux injecté dans l'extrémité d'entrée du système de guide de lumière reste dans le premier guide de lumière. Tous les guides de lumières en aval sont alors coupés. Le premier guide de lumière peut assurer des fonctions d'éclairage pour lesquelles, en négli- geant les pertes à l'intérieur du système de guide de lu- mière, il nécessite de toute l'intensité lumineuse du faisceau de rayons lumineux injecté, par exemple une fonction de projecteur avec feux de croisement et feux de route. Pour une transmission réglée entre O de position. Un autre guide de lumière, monté en série, pour- rait par exemple assurer une fonction de clignotant. Pour une transmission réglée telle que T - 1, une partie plus grande du faisceau de rayons lumineux injecté dans l'extrémité d'entrée du système de guide de lumière est transmise au guide de lumière suivant. Le premier guide de lumière peut toujours assurer une fonction de projecteur. Le guide de lumière suivant peut également assurer des fonctions d'éclairage nécessitant une intensité lumineuse importante, par exemple une fonction de projecteur complémentaire. Dans ce cas, un autre guide de lumière branché en série pourrait par exemple assurer une fonction de feu clignotant. L'unité d'éclairage selon l'invention permet ain- si de manière avantageuse d'utiliser le rayonnement d'une seule source lumineuse pour plusieurs fonctions d'éclairage. Selon un développement avantageux de l'invention, les moyens pour découpler le faisceau de rayons lumineux de la surface de sortie de lumière du système de guide de lu- mière sont réalisés sous la forme de prismes à trois arêtes et les éléments de commutation réfléchissent le faisceau de rayons lumineux lorsque la transmission est coupée. Sur le trajet à travers le premier guide de lumière, une partie du faisceau de rayons lumineux arrive sur la face avant du prisme à trois arêtes et cette lumière est réfléchie hors du guide de lumière à travers la surface de sortie de lumière. Pour cela, la face avant du prisme à trois arêtes est soit rendue brillante comme un miroir, soit totalement réfléchis- sante. La partie restante du faisceau de rayons lumineux est alors conduite à travers le guide de lumière et rencontre l'élément de commutation réfléchissant. Les rayons lumineux réfléchis en retour par l'élément de commutation rencontrent alors la face arrière du prisme à trois arêtes qui les réflé- chit hors du guide de lumière à travers la surface de sortie de lumière. Pour cela, la face arrière du prisme à trois arête est, soit rendue brillante comme un miroir, soit rendue totalement réfléchissante. Les optiques de découplage permet- tent alors d'utiliser à la fois la face avant et la face ar- rière pour le découplage. La réflexion arrière de la partie du faisceau de rayons lumineux arrivant sur l'élément de com- mutation, peut en outre réduire les pertes dans le premier guide de lumière par absorption au niveau de l'élément de commutation. Cela permet d'utiliser efficacement une partie plus importante du faisceau de rayons lumineux et ainsi le premier guide de lumière émet un faisceau de rayons lumineux avec une intensité lumineuse particulièrement importante. Selon un développement avantageux de l'invention, les éléments de commutation sont des modulateurs électro- optiques. Ces modulateurs sont commandés par des moyens élec- troniques et modulent le faisceau de rayons lumineux du sys- tème de guide de lumière pour régler la transmission d'un guide de lumière vers le suivant dans une plage comprise en- tre T = 0 à T t 1. Selon un autre développement avantageux de l'invention, les éléments de commutation sont des éléments réfléchissants à commande mécanique. Selon un développement particulièrement avanta- geux de l'invention, les éléments de commutation sont des éléments réfléchissants à commande électronique sous la forme de cellules d'hydrogénation, l'hydrogène réagissant notamment avec de l'yttrium dans les cellules d'hydrogénation. De tel- les cellules d'hydrogénation à yttrium sont par exemple con- nues selon l'article " Schaltbare Spiegel ", Elektronik 9/1996, p. 22. La fonction de ces cellules d'hydrogénation repose sur le fait que des atomes d'hydrogène pénètrent dans certaines conditions dans le réseau métallique de l'yttrium et forment YH2 réfléchissant. YH2 devient alors YH3 transpa- rent à la lumière. En appliquant une tension électrique à la cellule d'hydrogénation on peut commander la diffusion des atomes d'hydrogène dans l'yttrium et ainsi la transmission des cellules d'hydrogénation de façon quelconque. Selon un autre développement avantageux de l'invention, l'élément de commutation modifie l'indice de ré- fraction dans le système de guide de lumière. Par l'indice de réfraction on peut modifier la conditions relative à la ré- flexion totale au niveau de l'élément de commutation si bien que les éléments de commutation transmettent plus ou moins bien le faisceau de rayons lumineux, d'un guide de lumière au guide de lumière suivant. La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un mode de réalisation pré- férentiel de l'invention représenté schématiquement dans les dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 montre une unité d'éclairage selon l'invention pour équiper un véhicule automobile, le second guide de lumière étant coupé, - la figure 2 montre l'unité d'éclairage selon l'invention pour des véhicules automobiles selon la figure 1, le premier guide de lumière pouvant être branché. Les figures 1 et 2 montrent une unité d'éclairage selon l'invention appliquée à des véhicules automobiles; cette unité porte globalement la référence 1. L'unité d'éclairage 1 comprend un système de guide de lumière 100, une source lumineuse réelle 200 et des moyens 300 pour re- grouper le rayonnement de la source lumineuse 200. Les moyens 300 pour regrouper le rayonnement de la source lumineuse 200 sont réalisés sous la forme d'un réflecteur. Le système de guide de lumière 100 est subdivisé en deux guides de lumière , 120 branchés en série et entre lesquels se trouve un élément de commutation 400. Les guides de lumière 110, 120 sont disposés essentiellement transversalement à la direction d'éclairage B et comportent, dans cette direction d'éclairage B, des surfaces de sortie de lumière, extérieures 111, 121. Des moyens 112, 122 sont prévus dans les guides de lumière , 120 pour découpler les rayons lumineux par les surfaces de sortie de lumière 111, 121. Les moyens 112, 122 pour dé- coupler les rayons lumineux sont réalisés sous la forme de prismes à trois arêtes. Devant les surfaces de sortie de lu- mière 111, 121 on a des dispositifs à lentilles 113, 123. Selon la figure 1, l'élément de commutation 400 est réglé pour interdire la transmission optique (transmission) du premier guide de lumière 110 au second guide de lumière 120. Le second guide de lumière 120 peut ainsi être coupé. Le rayonnement généré par la source lumineuse 200 est regroupé par le réflecteur 300. Le faisceau de rayons est injecté par une extrémité d'entrée de lumière 101 du système de guide de lumière 100 dans le premier guide de lumière 110. A cet endroit, une partie du faisceau de rayons lumineux ren- contre la face avant du prisme à trois arêtes 112 qui réflé- chit cette lumière. Le faisceau de rayons lumineux séparés, réfléchi, traverse la surface de sortie de lumière 111 pour sortir du premier guide de lumière 110 et tomber sur le dis- positif à lentilles 113. Le dispositif à lentilles 113 réunit de nouveau les différents faisceaux regroupés de lumière sé- parés pour ne former plus qu'un faisceau de rayons et diriger ce faisceau de rayons dans la direction d'éclairage B. La partie du faisceau de rayons lumineux, qui ne rencontre pas le prisme à quatre arêtes 112, est transmise dans le premier guide de lumière 110 jusque sur l'élément de commutation 400. L'élément de commutation 400 est réfléchis- sant lorsque la transmission est coupée. C'est pourquoi la partie du faisceau de rayons lumineux, qui n'arrive pas sur la face avant du prisme à trois arêtes 112, est réfléchie en retour dans le premier guide de lumière 110. Cette partie du faisceau de lumière réfléchie rencontre alors la face arrière du prisme à trois arêtes 112 qui réfléchit cette lumière. Ce faisceau de rayons lumineux séparés, réfléchi, peut alors également sortir à travers la surface de sortie de lumière 111 du premier guide de lumière 110 et tomber sur le disposi- tif à lentilles 113. Pour la transmission T = 0 réglée par l'élément de commutation 400 de la figure 1, l'ensemble du faisceau de rayons lumineux, injecté dans le système de guide de lumière , reste dans le premier guide de lumière 110. Le premier guide de lumière 110 peut assurer des fonctions d'éclairage pour lesquelles, en négligeant les pertes à l'intérieur du système de guide de lumière 100, il faut toute l'intensité lumineuse de l'ensemble du faisceau de rayons lumineux injec- té, par exemple une fonction de projecteur avec feux de croi- sement et feux de route. A la figure 2, l'élément de commutation 400 est réglé pour que la transmission optique soit possible entre le premier guide de lumière 110 et le second guide de lumière 120. Le second guide de lumière 120 est également branché. Le rayonnement généré par la source lumineuse 200 est injecté, comme cela a été décrit ci-dessus en liaison avec la description de la figure 1, dans le premier guide de lumière 110 pour en être découplé en partie à travers la sur- face de sortie de lumière 111. La partie du faisceau de rayons lumineux qui n'arrive pas sur le côté avant des pris- mes à trois arêtes 112 est transmise dans le premier guide de lumière 110 jusqu'à l'élément de commutation 400. Comme l'élément de commutation 400 de la figure 2 autorise une transmission, la partie du faisceau de rayons lumineux n'atteignant pas la face avant des prismes à trois arêtes 112 n'est pas réfléchie en retour (pour T t 1) ou en partie (pour 0 mière 110. La partie du faisceau de rayons lumineux non ré- fléchie en retour est transmise au guide de lumière suivant ; à ce niveau, la lumière rencontre la face avant des prismes à trois arêtes 122 qui réfléchissent la lumière à travers la surface de sortie de lumière 121 du second guide de lumière 120. Le dispositif à lentilles 123 réunit les dif- férents faisceaux de rayons lumineux pour ne former qu'un seul faisceau de rayons lumineux qui est alors dirigé dans la direction d'éclairage B. Le premier guide de lumière 110 peut toujours as- surer une fonction de projecteur. Le guide de lumière 120, suivant, peut également assurer des fonctions d'éclairage pour des transmissions T 1, pour lesquelles il faut une forte intensité d'éclairage, par exemple la fonction d'un projecteur auxiliaire. Pour des transmissions telles que 0 lumineuse comme par exemple la fonction de feux de position. L'élément de commutation 400 est un élément ré- fléchissant à commande électronique en forme de cellule hy- bride avec de l'yttrium. Grâce à un appareil de commande 401, on applique une tension de commande électrique à la cellule d'hydrogénation à yttrium ce qui permet de commander la dif- fusion des atomes d'hydrogène dans l'yttrium et ainsi la transmission lumineuse de la cellule d'hydrogénation. R E V E N D I C A T I O N S 1 ) Unité d'éclairage (1) pour véhicule automobile comprenant une source lumineuse réelle (200) et des moyens (300) pour regrouper le rayonnement émis par la source lumineuse (200) sur une extrémité (101) d'un système de guide de lumière (100) disposé essentiellement en travers de la direction d'éclairage (B) et des moyens (112, 122) pour découpler le faisceau de rayons lumineux par une surface de sortie de lu- mière extérieure (111, 121) du système de guide de lumière (100), caractérisée en ce que le système de guide de lumière (100) est subdivisé en au moins deux guides de lumière (110, 120) branchés en série et entre lesquels se trouve un élément de commutation (400) res- pectif pour influencer la transmission optique d'un guide de lumière (110) vers le guide de lumière suivant (120). 2 ) Unité d'éclairage (1) selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens (112, 122) pour découpler le faisceau de rayons lumineux par la surface de sortie de lumière (111, 121) du système de guide de lumière (100) sont constitués par des primes à trois arêtes et les éléments de commutation (400) assurent la réflexion du faisceau de rayons lumineux lorsque la transmission est coupée. 3 ) Unité d'éclairage (1) selon l'une quelconque des revendi- cations 1 ou 2, caractérisée en ce que les éléments de commutation (400) sont réalisés sous la forme de modulateurs électro-optiques. 4 ) Unité d'éclairage (1) selon la revendications 1, caractérisée en ce que les éléments de commutation (400) sont réalisés sous la forme d'éléments réfléchissants à commande mécanique. lo ) Unité d'éclairage (1) selon la revendications 1, caractérisée en ce que les éléments de commutation (400) sont constitués par des éléments réfléchissants à commande électronique sous la forme de cellules d'hydrogénation. 6 ) Unité d'éclairage (1) selon la revendication 5, caractérisée en ce que l'hydrogène réagit avec de l'yttrium dans les cellules d'hydrogénation. 7 ) Unité d'éclairage (1) selon la revendications 1, caractérisée en ce que les éléments de commutation (400) modifient l'indice de ré- fraction dans le système de guide de lumière (100).