Brevet FR2812071A1 — publié le 20020125

i La présente invention concerne un dispositif d'éclai- rage suivant un nouveau principe, qui peut être utilisé en particulier comme phare ou lampe de véhicule à moteur. Ces dernières années, la demanderesse a effectué des études et des recherches destinées à la réalisation de dispositifs d'éclairage qui puissent être utilisés en parti- culier comme phares ou lampes de véhicules à moteur qui sont caractérisés par des dimensions extrêmement petites et un rendement élevé. Le brevet européen n0 766 115 au nom de la demanderesse concerne par exemple une solution de ce type dans laquelle un phare de véhicule a simplement la forme d'une plaque relativement mince d'un matériau synthétique auquel sont associées une ou plusieurs sources lumineuses. Récemment, de nouvelles technologies sont devenues dis- ponibles dans le domaine des sources lumineuses, en parti- culier des sources ponctuelles électroluminescentes, par exemple du type appelé "diodes photoémissives blanches" ou "LED blanches", du type dit "diode laser à puits quantique", du type "diode laser" ou du type à "diode à point quantique" (voir par exemple les écrits de Hummel & Gunther, "Thin films for optical coatings", vol. 1, C.R.C. Press, de Sugano & Koizumi, "Microcluster Physics", Springer, de Arai, Mihama, Yamamoto & Sugano, "Mesoscopic materials and cluster", Kodansha Springer, de Jacak, Hawrylak & Woys, "Quantum dots", Springer, de W. Ekardt, "Metal cluster", Wiley, et de B. Harrison, "Quantum wells, wires and dots", Wiley). Ces dispositifs n'ont cependant pas été utilisés jusqu'à présent d'une manière pleinement satisfaisante à cause de leur rendement relativement faible, exprimé sous forme du pourcentage d'énergie lumineuse produite qui peut être extrait vers l'extérieur, et de ce que, en outre, les diodes photoémissives posent des problèmes de dissipation de chaleur. La présente invention a pour objet la mise à dispo- sition d'une nouvelle solution pour la réalisation de dispo- sitifs d'éclairage plus efficaces et moins encombrants que les solutions antérieures déjà proposées par la demande- resse, et qui permettent l'exploitation des sources ponctuelles électroluminescentes du type précité, tout en résolvant les problèmes posés habituellement par l'utili- sation des dispositifs de ce type. Pour la solution du problème précité, l'invention a pour objet un dispositif d'éclairage, notamment pour phares ou lampes de véhicule à moteur qui comprend: une plaque d'un matériau transparent, rigide ou souple, formé de verre ou d'un matériau de synthèse, tel que le téréphtalate de polyéthylène, le polyméthacrylate de méthyle, le polycarbonate et le "Lexan", un arrangement de sources ponctuelles électrolumi- nescentes sous forme de composants montés en surface ou choisis parmi des sources à diodes photoémissives, des sources lasers à puits quantique, des sources à diodes lasers, des sources à point quantique, appliquées sur une première face de la plaque transparente et ayant chacune une paire d'électrodes, une couche d'un matériau conducteur de l'électricité placée entre les sources et la première face de la plaque transparente afin qu'elle assure la connexion à la masse d'une première électrode de chaque source, la couche du matériau conducteur étant en outre destinée à dissiper par conduction une partie au moins de la chaleur créée par les sources, une seconde couche conductrice appliquée à la première face de la plaque transparente et isolée de la première couche, la seconde couche conductrice étant connectée en parallèle aux électrodes des sources opposées à celles qui sont connectées à la première couche, et une seconde plaque disposée du côté des sources opposé à la première plaque et qui forme un dispositif de collimation des rayons lumineux émis par la source. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, le dispositif de collimation peut être constitué d'un arrange- ment de microsaillies réfléchissantes associées chacune à une source lumineuse ponctuelle. De préférence, la seconde plaque précitée est une plaque moulée de matière plastique ayant les microsaillies précitées, portant un revêtement réfléchissant et possédant un profil paraboloidal ou un profil d'une autre forme géométrique simple ou complexe ou même un profil segmenté. Les couches conductrices sont connectées aux électrodes des sources sous forme de pastilles par mise en oeuvre des technologies du type à liaison par fils. Ces couches conduc- trices peuvent être formées par exemple d'un métal afin que de bonnes caractéristiques de dissipation de chaleur soient aussi obtenues. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'exemples de réalisation, faite en référence aux dessins annexes sur lesquels: la figure 1 est une coupe schématique d'un dispositif dans un mode de réalisation préféré de l'invention; la figure 2 est une coupe par le plan II-II de la figure 1; la figure 3 est une coupe agrandie d'un détail de la figure 1; la figure 4 représente une variante de la figure 3; et les figures 5, 5A, 6 et 7 représentent deux autres variantes. On se réfère à la figure 1 sur laquelle la référence 1 désigne de façon générale un dispositif d'éclairage qui peut être utilisé par exemple comme phare de véhicule à moteur. Le dispositif 1 a essentiellement une forme de plaque relativement mince. Il comporte une première plaque 2 d'un matériau transparent, par exemple de verre ou d'un matériau de synthèse tel que du téréphtalate de poly- éthylène, du polyméthacrylate de méthyle, du polycarbonate ou du "Lexan". Dans ce dernier cas, la plaque 2 peut aussi être formée avec un certain degré de flexibilité afin qu'elle puisse être montée sur la carrosserie d'un véhicule à moteur et s'adapte à la courbure de la carrosserie. La plaque 2 a une face 2a tournée vers l'extérieur, et une face opposée 2b sur laquelle sont appliquées des sources ponc- tuelles électroluminescentes 3 formant un arrangement, par exemple de pastilles de diodes photoémissives 3. La dimension de chaque diode photoémissive 3 est par exemple comprise entre 200 et 300 gm. La plaque 2 peut avoir une épaisseur comprise entre 1 mm et 5 cm. Chaque diode photoémissive 3 possède, de manière connue, deux électrodes d'alimentation. Une couche d'un matériau conducteur de l'électricité 4 (voir aussi la figure 2), par exemple d'aluminium ou d'argent, est placée entre les diodes photoémissives 3 et la face arrière de la plaque 2, et elle a aussi pour fonction de dissiper une partie au moins de la chaleur dégagée par les sources 3. Dans une variante, il est possible d'utiliser un matériau transparent conducteur, tel que de l'oxyde d'étain et d'indium. Les électrodes opposées des diodes photoémissives 3 sont connec- tées en parallèle par des liaisons 5 à une seconde couche conductrice 6 qui est aussi appliquée à la surface de la plaque 2. Du côté des sources 3 opposé à la plaque 2 est disposée une seconde plaque 7, par exemple formée de matière plas- tique moulée, comprenant des dispositifs de collimation des rayons lumineux émis par les sources 3, ce dispositif, dans l'exemple représenté, étant sous forme d'un arrangement de microsaillies 7a associées chacune à une source 3 et ayant un revêtement réfléchissant 8. Les microsaillies 7a peuvent avoir un profil paraboloidal ou tout autre profil géomé- trique simple ou complexe ou même un profil segmenté. Comme l'indique la figure 3, les rayons lumineux émis par chaque source 3 sont dirigés vers la surface réfléchissante 8 qui les renvoie vers l'extérieur sous forme d'un faisceau colli- maté ou qui converge de manière prédéterminée. Selon une autre caractéristique, la surface externe 2a de la plaque 2 peut avoir un arrangement de microsaillies 9 à action de diffraction ou de réfraction destiné à donner un faisceau lumineux possédant les caractéristiques voulues. De préférence, la plaque 7 est formée de la même matière plastique transparente que la plaque 2, ou elle a un indice de réfraction égal à celui de la plaque 2. La figure 4 représente une variante dans laquelle la plaque 7 a plusieurs lentilles concaves, une par source lumineuse, munies d'un revêtement réfléchissant en surface. Les plaques 2 et 7 sont placées côte à côte ou collées par un adhésif afin qu'elles laissent un espace 10 entre les sources 3 et la plaque 7. Si le dispositif est produit sous vide ou en atmosphère de gaz inerte, cette condition est conservée dans l'espace 10. Grâce aux caractéristiques décrites précédemment, le dispositif d'éclairage selon l'invention se caractérise par des dimensions extrêmement petites qui rendent intéressante son utilisation pour la réalisation de phares ou de lampes de véhicule à moteur. En outre, le dispositif selon l'inven- tion a un rendement élevé grâce à la possibilité de diriger vers l'extérieur une partie prépondérante de la lumière produite par les sources ponctuelles électroluminescentes. Simultanément, le problème de la dissipation de chaleur dégagée par les sources est résolu grâce à la disposition préalable des couches conductrices connectées aux électrodes des sources. L'invention concerne aussi la réalisation d'une carte électronique de commande des sources sous forme de pas- tilles, de diodes photoémissives, de lasers à puits quantiques, de sources à point quantique ou de dispositifs montés en surface, à l'aide de techniques photolitho- graphiques et hybrides. Une mince couche de verre, de téré- phtalate de polyéthylène, de polyméthacrylate de méthyle, de "Lexan" ou de polycarbonate peut être utilisée comme sous- couche pour le dépôt de la partie produite par photo- lithographie ou électrodéposition d'un matériau conducteur ou d'oxyde d'étain et d'indium. Par la même technologie, il est possible de réaliser des pastilles d'un métal conducteur ayant pour fonction supplémentaire de dissiper la chaleur dégagée par la source. Sur des bases de ce type, il est possible de souder les composants précités à l'aide des techniques classiques de liaison de pastilles (à l'aide de résines époxydes conductrices) et des techniques de liaison par fils (par ultrasons) Les éléments microoptiques du dispositif de ce type peuvent être obtenus aussi par moulage sous vide, comme le représente la figure 5 (la figure 5A étant un détail à plus grande échelle de la figure 5). Dans une autre solution, les sources précitées peuvent être enrobées (par moulage par injection) soit dans la matière plastique, soit dans une matière époxyde, comme indiqué précédemment, constituant les éléments micro- optiques, et elles peuvent être alimentées directement par de simples fils de section variable qui sont aussi incor- porés à la matière plastique comme indiqué sur la figure 6. L'unité individuelle correspondant à chaque source individuelle peut être connectée à d'autres cellules ana- logues par de minces gaines de matière plastique 20 ("Mylar") afin qu'un phare ou une lampe étendue, flexible aux articulations, soit réalisé comme représenté sur la figure 7. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemple non limitatif sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'éclairage, caractérisé en ce qu'il comprend: une plaque d'un matériau transparent (2), un arrangement de sources ponctuelles électrolumi- nescentes (3) du type des dispositifs à montage en surface, appliquées sur une première face (2b) de la plaque transparente (2), chaque source ayant une paire d'élec- trodes, une première couche d'un matériau transparent conduc- teur de l'électricité (4) placée entre les sources (3) et la première face (2b) de la plaque transparente (2) pour assurer la connexion à la masse d'une première électrode de chaque source (3), la couche (4) étant en outre destinée à assurer une dissipation par conduction d'une partie au moins de la chaleur dégagée par les sources (3), une seconde couche conductrice (6) appliquée à la première face (2b) de la plaque transparente (2) et isolée de la première couche (4), la seconde couche conductrice (6) étant connectée en parallèle aux secondes électrodes des sources précitées (3), et une seconde plaque (7) placée du côté des sources (3) opposé à la première plaque (2) et délimitant un dispositif de collimation des rayons lumineux émis par les sources (3). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de collimation comporte un arrangement de microsaillies réfléchissantes (7a) associées chacune à une source lumineuse (3) et ayant chacune un revêtement réfléchissant (8). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la seconde plaque précitée (7) est une plaque de matière plastique moulée ayant des microsaillies réfléchis- santes (7a) qui ont chacune un profil choisi parmi un profil paraboloidal et un profil d'une autre forme géométrique choisie parmi les formes géométriques simples et complexes et les profils segmentés. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les microsaillies réfléchissantes (7a) sont formées de matière plastique identique à celle de la plaque (2) de matière transparente. 5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les couches conductrices précitées (4, 6) sont formées d'un métal choisi parmi l'aluminium et l'argent. 6. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la seconde face de la première plaque (2) a un élément choisi parmi un réseau de diffraction et un arrangement de microlentilles utilisant un phénomène choisi parmi la diffraction et la réfraction. 7. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les sources ponctuelles électroluminescentes sont choisies dans le groupe qui comprend les sources à diodes photoémissives, les sources lasers à puits quantique, les sources à diode laser et les sources à point quantique. 8. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la seconde plaque précitée (7) a plusieurs surfaces concaves possédant un revêtement réfléchissant 9. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les sources précitées sont des composants montés en surface.