Brevet FR2857083A1 — publié le 20050107

"Dispositif d'éclairage ou de signalisation comportant un guide de lumière équipé de moyens de réflexion aux extrémités" L'invention concerne un dispositif d'éclairage ou de 5 signalisation, notamment pour véhicule automobile, qui comprend un guide de lumière et une source lumineuse. L'invention concerne plus particulièrement un dispositif d'éclairage ou de signalisation, notamment pour un véhicule automobile, comprenant: io - un guide de lumière dont au moins un tronçon est engendré par le déplacement d'une section élémentaire transversale globalement circulaire selon une ligne directrice, le contour de la section élémentaire comprenant un segment arrière de diffusion de la lumière à partir duquel s'étend un axe optique transversal qui traverse diamétralement la section élémentaire vers l'avant jusqu'à une portion périphérique avant d'éclairage du contour; - et au moins une source lumineuse émettant des rayons lumineux qui pénètrent dans le guide de lumière par au moins une face d'extrémité de façon qu'ils soient canalisés dans le guide de lumière; du type dans lequel les rayons lumineux canalisés se propagent dans le guide de lumière par réflexions totales successives selon la direction générale de la ligne directrice, et dans lequel les rayons lumineux canalisés atteignant le segment arrière de diffusion sont diffusés notamment vers l'avant selon la direction globale de l'axe optique transversal de manière à émerger à travers la portion périphérique avant d'éclairage. II est courant de rassembler dans un seul boîtier plusieurs fonctions d'éclairage ou de signalisation du véhicule automobile, de manière à simplifier le câblage électrique de ces différentes fonctions. Chaque fonction comporte une source lumineuse, un réflecteur et éventuellement une glace, ces différents éléments étant agencés de façon à fournir un faisceau d'éclairage ou de signalisation dont les caractéristiques géométriques et photométriques doivent être conformes à différentes réglementations. Chaque fonction nécessite ainsi un volume minimal pour son implantation dans un dispositif d'éclairage ou de signalisation particulier. Cependant, le volume disponible pour implanter des dispositifs d'éclairage ou de signalisation est de plus en plus réduit, aussi bien à l'avant qu'à l'arrière du véhicule automobile. io En effet, les contraintes de l'aérodynamique et les conceptions des stylistes conduisent à des formes très différentes de celles qui résultent uniquement des considérations techniques. Ainsi, dans de nombreux cas, l'espace disponible pour regrouper des fonctions dans un même boîtier est insuffisant, et il est alors nécessaire de répartir les différentes fonctions dans des boîtiers différents, d'où un accroissement du coût et une augmentation du temps de câblage et de montage. Afin de résoudre ce problème, il est connu d'utiliser des guides de lumière. Un tel guide de lumière réalisé selon l'état de 20 la technique est représenté aux figures 1 à 3. Le guide de lumière 10 comporte ici deux faces d'extrémité 12 et 14. Le guide de lumière 10 est notamment destiné à canaliser des rayons lumineux qui pénètrent par ses faces d'extrémité 12 ou 14. Le guide de lumière 10 est obtenu par le déplacement d'une section élémentaire 16 transversale globalement circulaire le long d'une ligne directrice 18. La ligne directrice 18 est ici située sensiblement au centre de la section élémentaire 16, et la section élémentaire 16 est perpendiculaire à la ligne directrice 18. La forme de la ligne directrice 18 est définie librement par l'homme du métier notamment en fonction des contraintes esthétiques. Comme représenté à la figure 1, la ligne directrice 18 a ici une forme de boucle. Dans la description qui va suivre, on adoptera, à titre non limitatif, une orientation longitudinale, verticale et transversale qui est indiquée par le trièdre L, V, T des figures 2, 4, 5 et 6, et qui s'appliquera localement à toutes les sections élémentaires 16 du guide de lumière 10. Ainsi la direction longitudinale L est toujours perpendiculaire à chacune des sections élémentaires 16, quelle que soit la forme globale du guide de lumière 10. Ainsi, la direction verticale V telle que définie est susceptible de varier par rapport à un référentiel lié par exemple au véhicule automobile io selon la forme de la ligne directrice 18. Par convention, la direction transversale T est orientée de l'arrière, en bas des figures 3 à 6, vers l'avant, en haut des figures 3 à 6. Dans les exemples représentés aux figures, la direction transversale T est fixe par rapport à un référentiel lié au véhicule automobile, et elle est indiquée par la flèche T des figures. Comme illustré à la figure 2, le contour 20 de la section élémentaire 16 comporte une portion périphérique avant 22 d'éclairage, et une portion périphérique arrière 24. La portion périphérique arrière 24 comporte un segment arrière 26 de diffusion de la lumière. La longueur du segment arrière 26 étant petite par rapport au diamètre de la section élémentaire 16, le segment arrière 26 sera considéré comme un point dans la suite de la description. Un axe optique principal 28 transversal s'étend diamétralement à travers la section 16 depuis le segment arrière de diffusion 26 jusqu'à la portion avant d'éclairage 22. L'ensemble des segments arrière de diffusion 26 crée une ligne arrière 26 de diffusion de la lumière qui s'étend parallèlement à la ligne directrice 18 sur au moins un tronçon, dit de diffusion , du guide de lumière 10. Un tel tronçon est représenté à la figure 3. De même, l'ensemble des portions périphériques arrière 24 forme une face arrière 25 du tronçon, et l'ensemble des portions périphériques avant 22 forme une face avant 23. Les rayons lumineux pénètrent dans le guide de lumière 10 par au moins une de ses faces d'extrémité 12 ou 14. Les rayons lumineux sont ici émis par une source lumineuse, par exemple une diode électroluminescente 30, aussi appelée LED , qui est située en regard de la face d'extrémité 14. Afin de canaliser la lumière, le guide de lumière 10 est i0 constitué d'une matière transparente telle que du verre ou du plastique, qui a un indice de réfraction plus élevé que le milieu dans lequel est immergé le guide de lumière 10, notamment l'air. Comme représenté à la figure 3, les rayons lumineux Rc pénétrant par la face d'extrémité 14 du guide de lumière 10 sont canalisés à l'intérieur du guide de lumière 10 par des réflexions totales successives sur le contour 20 des sections élémentaires 16, qui sont dues à la différence d'indices de réfraction entre l'air et le guide de lumière 10, selon la direction générale de la ligne directrice 18. Lorsque ces rayons canalisés Rc atteignent le segment arrière 26 de diffusion, ils sont diffusés dans toutes les directions et notamment vers l'avant à l'intérieur du guide de lumière 10. Les rayons Re diffusés vers l'avant qui sont compris dans un angle solide déterminé autour de l'axe optique principal 28 atteignent la portion avant d'éclairage 22 du guide de lumière 10 avec un angle d'incidence tel qu'ils sont réfractés, et qu'ils émergent ainsi à l'extérieur du guide de lumière 10. Les rayons Rd diffusés vers l'avant mais à l'extérieur dudit angle solide atteignent la portion avant d'éclairage 22 du guide de lumière 10 avec un angle d'incidence tel qu'ils sont totalement réfléchis, et ils sont de nouveau canalisés dans le guide de lumière 10. La portion avant d'éclairage 22 réalise ainsi la fonction d'éclairage ou de signalisation requise pour le véhicule automobile. Un tel guide de lumière 10 permet de réaliser une fonction 5 d'éclairage ou de signalisation répondant aux contraintes de style et d'encombrement du véhicule. Cependant, la surface couverte par la ligne de diffusion 26 est très petite par rapport à la surface cylindrique totale 23 et 25 du guide de lumière 10. Ainsi, une quantité importante de lumière io entrant par une première face d'extrémité 14 est susceptible d'atteindre la seconde face d'extrémité 12 sans avoir atteint la ligne de diffusion 26. Or, les rayons lumineux Rc atteignant la seconde face d'extrémité 12 sortent du guide de lumière 10 sans être exploités pour la fonction d'éclairage ou de signalisation du dispositif. Il y a donc une perte de flux lumineux entre la lumière pénétrant dans le guide de lumière et la lumière effectivement projetée vers l'avant par le dispositif d'éclairage ou de signalisation. Afin de résoudre ce problème, la présente invention propose un dispositif du type décrit précédemment, caractérisé en ce qu'au moins une face d'extrémité du guide de lumière comporte des moyens pour réfléchir les rayons canalisés qui atteignent ladite face d'extrémité. Selon d'autres caractéristiques de l'invention: - les moyens pour réfléchir les rayons lumineux sont confondus avec la face d'extrémité ; la face d'extrémité est en biseau de façon que les rayons canalisés qui atteignent ladite face d'extrémité soient réfléchis sensiblement vers l'avant du guide de lumière, la normale à la face d'extrémité formant avec la ligne directrice un angle qui est supérieur à un angle de seuil au-delà duquel les rayons canalisés sont réfléchis totalement par la face d'extrémité, la face d'extrémité formant ainsi moyens de réflexion; - les moyens de réflexion comportent un revêtement de matière réfléchissante qui recouvre la face d'extrémité ; - la face d'extrémité est globalement perpendiculaire à la ligne directrice de façon que les rayons canalisés soient réfléchis vers l'intérieur du guide de lumière globalement suivant une direction parallèle à la ligne directrice; - la face d'extrémité est en biseau de façon que les rayons canalisés qui atteignent ladite face d'extrémité soient réfléchis sensiblement vers l'avant du guide de lumière; io - la face d'extrémité est agencée en regard de la source lumineuse, et en ce que ladite face d'extrémité comporte une surface d'entrée par laquelle les rayons lumineux émis par la source lumineuse pénètrent dans le guide de lumière selon la direction globale de la ligne directrice, la surface d'entrée étant dépourvue de moyens de réflexion; un système de concentration de la lumière est agencé entre la source lumineuse et la face d'extrémité associée de façon à faire converger les rayons lumineux émis par la source lumineuse vers la surface d'entrée. D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront au cours de la lecture de la description détaillée qui va suivre, pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés, parmi lesquels: - la figure 1 est une vue en perspective qui représente un guide de lumière réalisé selon une conception connue; - la figure 2 est une vue en section selon le plan de coupe 2-2 de la figure 1 qui représente une section élémentaire transversale verticale du guide de lumière; - la figure 3 est une vue à grande échelle qui représente 30 une partie du guide de lumière indiquée par la flèche 3 de la figure 1; - la figure 4 est une vue en section selon le plan de coupe 4-4 de la figure 5, qui représente un guide de lumière du même type que celui représenté aux figures précédentes, dont les faces d'extrémité sont recouvertes d'un revêtement réfléchissant conformément aux enseignements de l'invention; - la figure 5 est une vue en section selon le plan de coupe 5-5 de la figure 4; - la figure 6 est une vue en section selon un plan longitudinal transversal qui représente un second mode de réalisation de l'invention dans lequel les extrémités du guide de lumière sont en biseau. On a représenté aux figures 4 et 5, un guide de lumière 32 io du même type que celui décrit en préambule de cette description. Afin de faciliter la compréhension de cette description, le guide de lumière 32 a ici, et à titre non limitatif, une ligne directrice 18 rectiligne. Les enseignements de l'invention décrit ci-après sont néanmoins applicables à des guides de lumières de formes variées, par exemple au guide de lumière 10 représenté à la figure 1. Le guide de lumière 32 comporte une première face d'extrémité 14 et une seconde face d'extrémité 12 située respectivement à gauche et à droite en regardant la figure 4. Chacune des faces d'extrémité 12 et 14 est ici perpendiculaire à la ligne directrice 18. Une source de lumière 30, par exemple une diode électroluminescente, aussi appelée LED , est située en regard de la face d'extrémité proximale 14 selon la direction de la ligne directrice 18. La diode 30 émet ainsi des rayons lumineux Rc qui pénètrent dans le guide de lumière 32 en traversant la face d'extrémité proximale 14. Les rayons lumineux Rc sont ainsi canalisés dans le guide de lumière 32 selon le principe expliqué précédemment. Selon les enseignements de l'invention, au moins une face d'extrémité 12 ou 14 comporte des moyens pour réfléchir les rayons lumineux canalisés Rc qui les atteignent. Dans le mode de réalisation représenté aux figures 4 et 5, les deux faces d'extrémité distale 12 et proximale 14 sont respectivement recouvertes de revêtements réfléchissants distal 34 et proximal 36. Les moyens de réflexion distal 34 et proximal 36 sont ainsi confondus avec les faces d'extrémité distale 12 et proximale 14. La face d'extrémité distale 12 est entièrement recouverte du revêtement réfléchissant distal 34. La face d'extrémité proximale 14 comporte une surface d'entrée 38 qui n'est pas recouverte par le revêtement réfléchissant proximal 36, et dont la superficie est sensiblement inférieure à la superficie de la face io d'extrémité proximale 14. La surface d'entrée 38 est destinée à laisser pénétrer les rayons Rc dans le guide de lumière 32. De façon que les rayons lumineux émis par la source de lumière 30 soient concentrés vers la surface d'entrée 38, le dispositif comporte un système de concentration des rayons is lumineux. Le système de concentration comporte ici un réflecteur ellipsoïdal 40. Le premier foyer du réflecteur 40 est situé sensiblement sur la diode 30, et le second foyer du réflecteur 40 est situé au voisinage de la surface d'entrée 38, sur la ligne directrice 18. Selon une variante non représentée, le réflecteur ellipsoïdal 40 est formé par un bulbe de matière transparente sur la surface duquel les rayons lumineux émis par la source de lumière 30 sont globalement réfléchis par réflexion totale. Le bulbe peut alors être soit fixé à l'extrémité proximal 14 du guide de lumière 32, soit réalisé venu de matière avec le guide de lumière 32. Selon une autre variante non représentée, le système de concentration peut comporter une lentille convergente. Avantageusement, le système de concentration est conçu de manière que la surface d'entrée 38 soit la plus faible possible tout en laissant pénétrer dans le guide de lumière 32 la plus grande quantité de rayons émis. Lors du fonctionnement du dispositif d'éclairage ou de signalisation, la diode 30 émet des rayons lumineux qui sont concentrés par le réflecteur 40 vers la surface d'entrée 38. Les rayons lumineux Rc pénètrent ainsi dans le guide de lumière 32 à travers la surface d'entrée 38. Selon leur trajectoire, les rayons lumineux Rc ainsi canalisés, peuvent: soit traverser longitudinalement le guide de lumière 32 depuis la face d'extrémité proximale 14 jusqu'à la face d'extrémité io distale 12 comme représenté à la figure 5; - soit atteindre la ligne de diffusion 26 qui les diffuse dans toutes les directions comme représenté à la figure 4. Comme représenté à la figure 5, certains rayons lumineux Rc se propagent longitudinalement en suivant la ligne directrice 18 depuis la gauche vers la droite, sans atteindre la ligne de diffusion 26. Lorsqu'ils atteignent la face d'extrémité distale 12, les rayons lumineux Rc sont réfléchis par le revêtement réfléchissant distal 34 vers l'intérieur du guide de lumière selon la direction globale de la ligne directrice 18. Les rayons Rc ainsi réfléchis traversent de nouveau le guide de lumière 32 selon la direction longitudinale depuis la droite vers la gauche selon la figure 5. Si les rayons lumineux Rc n'atteignent encore pas la ligne de diffusion 26, ils vont parvenir jusqu'à la face d'extrémité proximale 14. Dans cette hypothèse, les rayons lumineux Rc vont: soit être réfléchis par le revêtement réfléchissant proximal 36 de manière analogue à ce qui a été décrit pour le 30 revêtement réfléchissant distal 34; - soit franchir la surface d'entrée 38 et sortir définitivement du guide de lumière 32 sans avoir été exploiter pour la fonction d'éclairage ou de signalisation. io Les rayons lumineux Rc ne franchissant pas la surface d'entrée 38 peuvent ainsi effectuer plusieurs allerlretour dans le guide de lumière jusqu'à ce qu'ils rencontrent la ligne de diffusion 26. Comme représenté à la figure 4, certains rayons Rc atteignent la ligne de diffusion 26. Les rayons Rc atteignant la ligne de diffusion 26 sont notamment diffusés vers l'intérieur du guide de lumière 32. Les rayons lumineux diffusés à l'intérieur d'un angle solide io déterminé autour de l'axe transversal T atteignent la face avant d'éclairage 23 et émergent du guide de lumière vers l'avant. Les rayons lumineux Rc qui sont diffusés vers l'avant, mais à l'extérieur dudit angle solide, sont de nouveau canalisés dans le guide de lumière 32 et, comme décrit à la figure 5, ils sont réfléchis vers l'intérieur du guide de lumière par les revêtements réfléchissants distal 34 et proximal 36 jusqu'à ce qu'ils rencontrent de nouveau la ligne de diffusion 26. Selon ce mode de réalisation, la longueur du guide de lumière 32 est virtuellement multipliée par la présence des revêtements réfléchissants distal 34 et proximal 36. La probabilité que le rayon Rc atteigne la ligne de diffusion 26 est ainsi sensiblement augmentée. Selon une variante non représentée du guide de lumière 32, au moins une face d'extrémité est en biseau par rapport à la ligne directrice 18, de façon que les rayons lumineux qui atteignent la face d'extrémité en biseau recouverte de revêtement réfléchissant soient réfléchis vers l'avant du guide de lumière selon une direction globalement transversale T. Ainsi, l'éclairage produit par la face d'éclairage avant 23 du guide de lumière n'est plus homogène comme dans le mode de réalisation précédent, mais l'intensité de la lumière projetée sensiblement vers l'avant par la face d'extrémité en biseau du guide de lumière est plus forte que dans le corps du guide de lumière 32. 2857083 Il Selon une autre variante non représentée, la face d'extrémité distale 12 est perpendiculaire à la ligne directrice 18, et elle ne comporte pas de revêtement réfléchissant. Un réflecteur est agencé en regard de la face d'extrémité distale 12 selon la direction de la ligne directrice. Ainsi, les rayons lumineux Rc qui atteignent la face d'extrémité distale 12, sortent du guide de lumière 32 en traversant ladite face distale 12, et ils atteignent le réflecteur. Le réflecteur est agencé de façon que les rayons lumineux Rc soient réfléchis vers l'avant selon une direction io globalement transversale. Selon un autre mode de réalisation de l'invention représenté à la figure 6, la face d'extrémité droite distale 12 du guide de lumière 32 est en biseau par rapport à la ligne directrice 18. La normale N à la face d'extrémité distale 12 forme ainsi un angle a avec la ligne directrice 18. L'angle a entre la normale N et la ligne directrice 18 est supérieur à un angle de seuil au-delà duquel les rayons canalisés Rc qui atteignent la face d'extrémité distale 12 selon une direction sensiblement longitudinale L sont totalement réfléchis du fait de la différence d'indice de réfraction entre la matière constituant le guide de lumière 32, et le milieu dans lequel est immergé le guide de lumière 32, par exemple l'air. Ainsi, il n'est pas nécessaire de recouvrir la face 25 d'extrémité distale 12 avec une matière réfléchissante pour réfléchir les rayons canalisés Rc. Dans l'exemple représenté à la figure 6, la face d'extrémité proximale 14 est également en biseau par rapport à la ligne directrice 18 de la même manière que la face d'extrémité distale 12. La face d'extrémité proximale 14 comporte une surface d'entrée 38. La surface d'entrée 38 est notamment constituée par un méplat qui est sensiblement perpendiculaire à la ligne directrice 18. Ainsi, les rayons lumineux Rc émis par la source lumineuse 30 sont concentrés vers la surface d'entrée 38 par le réflecteur 40 et ils pénètrent ainsi dans le guide de lumière 32. Les rayons lumineux Rc qui se propagent depuis la droite vers la gauche dans le guide de lumière 32 et qui atteignent la face d'extrémité proximale 14 sont ainsi, soit réfléchis vers l'avant par la surface oblique de la face d'extrémité proximale 14 en biseau, soit ils sortent du guide de lumière 32 en franchissant la surface d'entrée 38 vers l'extérieur. Ainsi, la quasi-totalité des rayons Rc émis par la source de lumière 30 est projetée vers l'avant par la face avant d'éclairage 23. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'éclairage ou de signalisation, notamment pour un véhicule automobile, comprenant: - un guide de lumière (32) dont au moins un tronçon est engendré par le déplacement d'une section élémentaire transversale (16) globalement circulaire selon une ligne directrice (18), le contour (20) de la section élémentaire comprenant un segment arrière (26) de diffusion de la lumière à partir duquel s'étend un axe optique transversal (28) qui traverse lo diamétralement la section élémentaire (16) vers l'avant jusqu'à une portion périphérique avant d'éclairage (22) du contour (20) ; - et au moins une source lumineuse (30) émettant des rayons lumineux (Rc) qui pénètrent dans le guide de lumière (32) par au moins une face d'extrémité (14) de façon qu'ils soient canalisés dans le guide de lumière (32) ; du type dans lequel les rayons lumineux canalisés (Rc) se propagent dans le guide de lumière (32) par réflexions totales successives selon la direction générale de la ligne directrice (18), et dans lequel les rayons lumineux canalisés (Rc) atteignant le segment arrière de diffusion (26) sont diffusés notamment vers l'avant selon la direction globale de l'axe optique transversal (28) de manière à émerger à travers la portion périphérique avant d'éclairage (22), caractérisé en ce qu'au moins une face d'extrémité (12, 14) du guide de lumière (32) comporte des moyens (34, 36, 12, 14) pour réfléchir les rayons canalisés (Rc, Rd) qui atteignent ladite face d'extrémité (12, 14). 2. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les moyens (32, 34, 12, 14) pour réfléchir les rayons lumineux sont confondus avec la face d'extrémité (12, 14). 3. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la face d'extrémité (12, 14) est en biseau de façon que les rayons canalisés (Rc, Rd) qui atteignent ladite face d'extrémité (12, 14) soient réfléchis sensiblement vers l'avant du guide de lumière (32), la normale (N) à la face d'extrémité (12, 14) formant avec la ligne directrice (18) un angle qui est supérieur à un angle de seuil au-delà duquel les rayons canalisés (Rc, Rd) sont réfléchis totalement par la face d'extrémité (12, 14), la face d'extrémité (12, 14) formant ainsi moyens de réflexion. 4. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de réflexion comportent un revêtement de matière réfléchissante (34, 36) qui recouvre la face d'extrémité (12, 14). 5. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la face d'extrémité (12, 14) est globalement perpendiculaire à la ligne directrice (18) de façon que les rayons canalisés (Rc, Rd) soient réfléchis vers l'intérieur du guide de lumière (32) globalement suivant une direction parallèle à la ligne directrice (18). 6. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la face d'extrémité (12, 14) est en biseau de façon que les rayons canalisés (Rc, Rd) qui atteignent ladite face d'extrémité (12, 14) soient réfléchis sensiblement vers l'avant du guide de lumière (32). 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la face d'extrémité (14) est agencée en regard de la source lumineuse (30), et en ce que ladite face d'extrémité (14) comporte une surface d'entrée (38) par laquelle les rayons lumineux (Rc) émis par la source lumineuse (30) pénètrent dans le guide de lumière (32) selon la direction globale de la ligne directrice (18), la surface d'entrée (38) étant dépourvue de moyens de réflexion. 8. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'un système de concentration de la lumière (40) est agencé entre la source lumineuse (30) et la face d'extrémité associée (14) de façon à faire converger les rayons lumineux (Rc) émis par la source lumineuse (30) vers la surface d'entrée (38).