Brevet FR2796129A1 — publié le 20010112

Ensemble de feu d'éclairage pour véhicules, équipé d'un système à guide de lumière L'invention concerne un dispositif de feu d'éclairement pour véhicules, avec un système à guide de lumière, avec une source lumineuse et des moyens pour concentrer le rayonnement de cette source sur l'extrémité d'entrée d'une barre transparente, la barre s'étendant selon un axe longitudinal A et présentant, obliquement par rapport à l'axe longitudinal, plusieurs facettes réfléchissantes auxquelles la lumière sort avec une intensité déterminée, les facettes coopérant avec des lentilles optiques disposées à la sortie d'un guide de lumière, dans le chemin des faisceaux lumineux élémentaires ayant été réfléchis par les facettes. Un ensemble de feu d'éclairage pour véhicule du type du préambule, muni d'un système à guide de lumière, est connu par DE 196 13 211 Ai. Ce dispositif présente une source de lumière dont la lumière est focalisée dans une barre optique. Au moyen de facettes réfléchissantes, on découple en des emplacements déterminés la lumière issue de la barre et on la dirige sur le champ d'éclairage souhaité, par l'intermédiaire de lentilles optiques. L'axe longitudinal du guide de lumière fait un angle aigu par rapport aux facettes, l'inclinaison des facettes étant de valeur faisant qu'une réflexion totale se produit sur ces facettes. Dans ce type de système d'éclairage, il est désavantageux que, du fait de l'agencement des facettes avec les lentilles optiques associées, la distribution résultante de la lumière soit fixe. Cette condition imposée détermine la caractéristique du projecteur. Les possibilités de modifier la distribution de la lumière sont fortement limitées. Pour influer sur la distribution de la lumière, on peut envisager de placer dans le chemin suivi par la transmission de la lumière des éléments pouvant être commandés, éléments qui sont montés entre la source de lumière ou la barre, ou bien devant la lentille respective. Outre les obturateurs mécaniques, l'utilisation d'éléments électrochromes, qui peuvent être commutés entre un mode transparent et un mode absorbant, par application d'une tension électrique, et qui servent à régler la distribution de la lumière des différentes facettes, apparaît comme particulièrement attractive. De tels éléments ne sont cependant utilisables que de façon limitée, du fait qu'ils chauffent très fortement lorsqu'ils se trouvent à l'état assombri et qu'on ne peut utiliser la partie de lumière occultée. En tout cas, de ce fait, la commande de la distribution de la lumière, par l'intermédiaire d'un principe faisant intervenir la réflexion, doit être préférée. Le but de l'invention est d'améliorer un système d'éclairement de manière à permettre de façon simple et rapide d'effectuer une variation rapide de la distribution de la lumière pour des projecteurs de véhicule, en particulier concernant la distribution de la lumière sur la route. Selon l'invention, ce problème est résolu par le fait que l'on dispose des éléments de commande de la lumière, permettant d'obtenir une déviation de la lumière ou bien un passage de la lumière, par une variation de la réflexion sur la facette. Des modes de réalisation et des perfectionnements avantageux de l'invention sont caractérisés par le fait que: - L'élément de commande de la lumière, constitué d'un matériau très flexible transparent, ayant un indice de réfraction analogue à celui du guide de lumière, avec un très faible espacement de séparation, orienté sous un angle pour lequel la réflexion totale se produit, est disposé dans le guide de lumière, l'élément étant épaissi en direction transversale et les interstices étant fermés dans la direction longitudinale, par application d'une compression (P). - L'élément de commande de la lumière est disposé sur la facette avec un très faible interstice de séparation, sous un angle pour lequel la réflexion totale se produit, et un accouplement s'effectuant, sans interstice, par un déplacement dans l'axe longitudinal, pour permettre le passage de la lumière sur le guide de lumière. - La facette présente un angle a inférieur à l'angle limite de la réflexion totale et, sur la facette, étant disposé un élément dont les propriétés optiques peuvent être commutées, entre une réflexion élevée et une transmission élevée. - On utilise comme élément de commande de la lumière deux couches à interférence, pouvant être jointoyées l'une à l'autre o, dans le cas de couches séparées, l'effet optique est obtenu par utilisation de deux couches k/4 à forte réflexion et la lumière passant dans le guide de lumière étant rétroréfléchie, et, dans le cas de couches jointoyées l'une à l'autre, une couche k/2 à haute transparence étant constituée et permettant le passage de la lumière dans l'élément de commande de la lumière. - A'titre d'élément de commande de la lumière, la surface de la facette est revêtue d'un matériau dont l'indice de réfraction est modifiable, de manière que l'angle limite de la réflexion totale soit franchi, en diminution ou en augmentation, de sorte que le faisceau lumineux soit totalement réfléchi et dévié, ou bien que s'effectue un découplage par rapport au guide de lumière, dans la direction de l'axe longitudinal. - Au moins l'une des surfaces, jointoyées l'une à l'autre pour ponter l'interstice, est constituée ou revêtue d'un matériau très flexible, transparent, le matériau présentant un indice de réfraction analogue à celui du guide de lumière. - La compression (P) de l'élément de commande de la lumière s'effectue au moyen d'actuateurs piezocéramiques. - Il est prévu une unité de commande, qui commande les éléments de commande de la lumière et, ainsi, l'intensité des faisceaux lumineux réfléchis sur les facettes, de manière à produire une répartition de lumière prédéterminée sur la route. Un avantage essentiel de ces modes de réalisation réside dans le fait que, par la modification d'éléments individuels commandant la lumière, on peut avoir une pluralité de distribution de lumière sur la route. Ainsi on peut également avoir de rapides variations de la distribution de la lumière sur la route si, par exemple, on doit procéder à la commutation entre une lumière d'occultation à une lumière d'éclairage sur grande distance, ou si on veut réaliser une autre distribution de la lumière, tel que par exemple un éclairage de virage. L'invention va être explicitée plus en détail à l'aide d'un exemple de réalisation en liaison avec une description des figures. Dans le dessin: la figure 1 est une représentation schématique d'un ensemble de feu d'éclairage pour véhicule équipé d'un système à guide de lumière constitué d'une barre optique, et la figure 2 est une représentation schématique d'une partie d'une barre optique munie d'un élément commandant la lumière, la figure 3 représente une autre représentation schématique d'une partie d'une barre optique avec un élément commandant la lumière, et la figure 4 représente une autre représentation schématique d'une partie d'une barre optique munie d'un élément commandant la lumière. La figure 5 représente une autre représentation schématique d'une partie d'une barre optique munie d'un élément commandant la lumière. La Figure 1 représente une illustration schématique d'un ensemble de feu d'éclairage pour véhicule 1 muni d'un système à guide de lumière, en particulier pour un projecteur d'un véhicule, le dispositif d'éclairage de véhicule 1 présentant une source lumineuse 6 qui rend la lumière parallèle et la reflète dans une barre optique 2. La lumière est retransmise, par la barre optique 2 constituée des guides de lumièr 7 et est réfléchie sur les facettes 3, les facettes coopérant avec les lentilles optiques 15 disposées à la sortie d'un guide de lumière 7, dans le chemin suivi par le faisceau lumineux élémentaire réfléchi par les facettes 3 et sort ensuite des guides de lumière 7. Les éléments de commande de la lumière 5 peuvent être intégrés dans le guide de lumière 7 (comme sur la figure 2) et/ou être directement raccordés sur ou à la facette 3 (comme sur la Figure 3). Selon l'état de commutation de l'élément de commande de la lumière 5, il y a déviation de la lumière ou bien passage de lumière, si bien qu'il y a de cette manière variation de la surface de distribution de lumière sur la route. Les différentes surfaces de distribution de la lumière constituent l'éclairage du projecteur. Ainsi, différents réglages du projecteur peuvent être réalisés grâce à un branchement correct. On peut effectuer une commande, conforme à la situation, de la distribution de la lumière sur la route, par l'intermédiaire de ce mécanisme de commande. Un éclairage de virage, qui s'adapte à la route de manière correspondante au virage, ou également une commande de projecteur qui utilise des informations locales venant de systèmes de navigation par satellite, peut être réalisé de ce fait de façon simple et précise. Pour commander l'éclairage du projecteur est prévu un ensemble de commande, qui commande la transparence à la lumière et l'absorption ou la réflexion de la lumière des éléments de commande de la lumière, de manière à obtenir une distribution prédéterminée de la lumière sur la route. La figure 2 représente une illustration schématique d'une partie d'un guide de lumière 7 muni d'un élément de commande de la lumière 5. L'élément de commande de la lumière 5 est inséré, sous des angles d'inclinaison donnés, dans la partie du guide de lumière 7 qui illumine la facette 3. L'élément de commande de la lumière 5 interrompt la continuité de la barre de guide de lumière 7 par la présence d'interstices produisant un espacement très faible. Au premier endroit de séparation est ainsi constituée une nouvelle facette 8, sur laquelle la lumière est déviée dans une direction par une réflexion totale. La lumière peut être utilisée à d'autres fins, par exemple du fait que l'on a monté à cet endroit une lentille. Par un aboutement, effectué des deux côtés, de l'élément 5 sur la barre de guide de lumière 7 on ferme les interstices. Il n'y a plus aucune réflexion de surface limite, du fait que l'élément commandant la lumière a une densité optique analogue à celle du guide de lumière 7. La lumière peut traverser la barre sans être atténuée par l'élément 5 et illuminer la facette 3 initiale. On peut utiliser pour l'élément commandant la lumière par exemple du siloxane, du polyuréthanne, ou d'autres polymères, qui sont fortement transparents et élastiques. Il est nécessaire d'avoir une surface fortement flexible, afin d'obtenir un couplage optiquement parfait, malgré la rugosité de surface des surfaces limites. On peut réaliser le processus de commutation en comprimant l'élément dans la direction transversale, ce qui entraîne un épaississement de la longueur et, ainsi, le pontage des interstices. A titre d'autre mode de réalisation, on peut également utiliser des polymères qui sont amenés à gonfler par l'intermédiaire de vapeurs organo-chimiques, qui alors se dilatent et s'appliquent sur la surface limite 8 par rapport au guide de lumière 7 et permettent d'avoir un passage de la lumière. On peut également prévoir une cuvette, disposée sur ou dans le guide de lumière 7 et dans laquelle du liquide, ayant un indice de réfraction permettant le passage de la lumière, est introduit et de nouveau évacué. Une cuvette remplie de liquide permet alors le passage de la lumière. Sur la Figure 3, on a prolongé le guide de lumière 7 sur la facette 3 au moyen de l'élément de commande de la lumière 5. Par déplacement, le long de l'axe longitudinal, de l'élément de commande de la lumière 5, on ouvre et on ferme un interstice. Lorsque l'interstice est ouvert, il y a réflexion totale sur la facette 3 et le rayon lumineux est réfléchi. Lorsque l'interstice est fermé, le rayon lumineux pénètre dans l'élément commandant la lumière et peut être utilisé à un autre endroit. Les mêmes matériaux que pour la Figure 2 sont utilisés pour l'élément commandant la lumière. Une variante de réalisation consiste à prévoir l'élément 5 en verre et ne revêtir d'une matière synthétique souple que la surface qui est pressée sur la facette 3. On a disposé sur la Figure 4 l'élément de commande de la lumière 5, à l'extrémité du guide de lumière 7. La facette 3 cependant est inclinée sous un anglex qui est inférieur à l'angle limite de la réflexion totale. L'élément de commande de la lumière 5, dont les propriétés optiques peuvent être commutées au moyen d'une tension électrique, entre une réflexion élevée Sa et une transmission élevée 5b, est disposé sur la facette 3. Lorsque l'élément 5a est à l'état réfléchissant, la lumière est déviée et peut être dirigée sur une lentille. Si l'élément 5b commandant la lumière est transparent à cette lumière, la lumière 11 quitte le guide de lumière 7 et peut être utilisée autrement. Si l'élément de commande de la lumière 5 est disposé dans le guide de lumière 7, le faisceau lumineux 11 transmis continue sa transmission dans 'le 'guide de lumière 7. A titre d'autre mode de réalisation, l'indice de réfraction de l'élément de commande de la lumière 5 peut être modifié dans une certaine mesure. Si l'angle a est choisi tel qu'il correspond précisément à l'angle limite de la réflexion totale, par le biais d'une faible modification de l'indice de réfraction on alors peut commuter de l'état à réflexion totale, avec déviation de la lumière, à l'état à passage élevé de cette lumière. Sur la Figure 5 est représenté un autre mode de réalisation d'un élément de commande de la lumière 5 qui est disposé à l'extrémité d'un guide de lumière 7. Le problème de la possibilité de commuter l'élément, entre une réflexion élevée et une transmission élevée, est résolu par utilisation d'un appendice à interférence. L'extrémité du guide de lumière 7 et la surface d'un élément mobile 5 sont revêtus, en 9 ou 10, de matériaux à indice de réfraction de préférence élevé, optiquement transparents, par exemple TiO2 ou ZrO2). L'épaisseur de couche optique est alors telle que, pour la longueur d'onde de la lumière qui correspond à la sensibilité oculaire maximale (%=550 mm), on a une réflexion maximale des couches individuelles. Ces couches, que l'on appelle des couches %/4, désignées par 9 et 10, sont par exemple déplacées à l'aide d'un mécanisme de manoeuvre mécanique. Il se produit une rétroréflexion et, ainsi, une occultation d'un rayon lumineux 11 si, sur le côté représenté en partie haute, les deux couches %/4, 9 et 10 sont séparées par un interstice étroit. En déplaçant la deuxième couche k/4 10 pour la placer sur la première couche k/4 9, l'élément de commande de la lumière 5 devient transparent à la lumière 11, du fait que les deux couches provoquent, par leur effet optique, une diminution de la5 réflexion (couche X/2), du fait de l'interférence destructrice, et on peut par exemple procéder à un découplage par utilisation d'une facette subséquente. REVEND I CATIONS 1. Ensemble de feu d'éclairage pour véhicules (1) équipé d'un système à guide de lumière, avec une source lumineuse (6) et des moyens pour concentrer le rayonnement de cette source sur l'extrémité d'entrée d'une barre (2) transparente, la barre s'étendant selon un axe longitudinal A et présentant, obliquement par rapport à l'axe longitudinal (A), plusieurs facettes (3) réfléchissantes auxquelles la lumière sort avec une intensité déterminée, les facettes (3) coopérant avec des lentilles optiques (15) disposées à la sortie d'un guide de lumière (7), dans le chemin des faisceaux lumineux élémentaires ayant été réfléchis par les facettes, caractérisé en ce que l'on dispose des éléments de commande de la lumière (5), permettant d'obtenir une déviation de la lumière ou bien un passage de la lumière, par une variation de la réflexion sur la facette (3). 2. Ensemble de feu d'éclairage pour véhicules (1) équipé d'un système à guide lumière selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de commande de la lumière (5), constitué d'un matériau très flexible transparent, ayant un indice de réfraction analogue à celui du guide de lumière (7), avec un très faible espacement de séparation, orienté sous un angle pour lequel la réflexion totale se produit, est disposé dans le guide de lumière (7), l'élément (5) étant épaissi en direction transversale et les interstices étant fermés dans la direction longitudinale, par application d'une compression (P). 3. Ensemble de feu d'éclairage pour véhicules (1) équipé d'un système à guide lumière selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de commande de la lumière (5) est disposé sur la facette (3) avec un très faible interstice de séparation, sous un angle pour lequel la réflexion totale se produit, et un accouplement s'effectuant, sans interstice, par un déplacement dans l'axe longitudinal, pour permettre le passage de la lumière sur le guide de lumière (7). 4. Ensemble de feu d'éclairage pour véhicules (1) équipé d'un système à guide lumière selon la revendication 1, caractérisé en ce que la facette (3) présente un angle a inférieur à l'angle limite de la réflexion totale et, sur la facette (3), étant disposé un élément (5) dont les propriétés optiques peuvent être commutées, entre une réflexion élevée et une transmission élevée. 5. Ensemble de feu d'éclairage pour véhicules (1) équipé d'un système à guide lumière selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on utilise comme élément de commande de la lumière (5) deux couches à interférence, pouvant être jointoyées l'une à l'autre o, dans le cas de couches séparées, l'effet optique est obtenu par utilisation de deux couches X/4 (9, 10) à forte réflexion et la lumière passant dans le guide de lumière (7) étant rétroréfléchie, et, dans le cas de couches jointoyées l'une à l'autre, une couche X/2 à haute transparence étant constituée et permettant le passage de la lumière dans l'élément de commande de la lumière (5). 6. Ensemble de feu d'éclairage pour véhicules (1) équipé d'un système à guide lumière selon la revendication 1, caractérisé en ce que, à titre d'élément de commande de la lumière (5), la surface de la facette (3) est revêtue d'un matériau dont l'indice de réfraction est modifiable, de manière que l'angle limite de la réflexion totale soit franchi, en diminution ou en augmentation, de sorte que le faisceau lumineux soit totalement réfléchi et dévié, ou bien que s'effectue un découplage par rapport au guide de lumière (7), dans la direction de l'axe longitudinal. 7. Ensemble de feu d'éclairage pour véhicules (1) équipé d'un système à guide lumière selon l'une quelconque des revendications 2,3 et 5, caractérisé en ce qu'au moins l'une des surfaces, jointoyées l'une à l'autre pour ponter l'interstice, est constituée ou revêtue d'un matériau très flexible, transparent, le matériau présentant un indice de réfraction analogue à celui du guide de lumière (7). 8. Ensemble de feu d'éclairage pour véhicules (1) équipé d'un système à guide lumière selon la revendication 2, caractérisé en ce que la compression (P) de l'élément de commande de la lumière (5) s'effectue au moyen d'actuateurs piezocéramiques. 9. Ensemble de feu d'éclairage pour véhicules (1) équipé d'un système à guide lumière selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'est prévue une unité de commande, qui commande les éléments de commande de la lumière (5) et, ainsi, l'intensité des faisceaux lumineux réfléchis sur les facettes (3), de manière à produire une répartition de lumière prédéterminée sur la route.