Brevet FR2858682A1 — publié le 20050211

La présente invention concerne une unité d'éclairage comportant au moins une source lumineuse et au moins un conducteur de lumière qui est monté à la suite de la source lumineuse et qui comporte au moins une surface de passage de la lumière. On connaît d'après le document DE 199 30 461 Ai une telle unité d'éclairage. Pour obtenir une grande zone d'éclairage, cette unité d'éclairage comprend une source lumineuse à la suite de laquelle deux conducteurs de 10 lumière couplés en série sont montés. Cette forme de construction nécessite un grand espace de construction. La présente invention a pour but de développer une unité d'éclairage avec un conducteur de lumière ayant une grande zone d'éclairage et ne nécessitant qu'un faible 15 espace de construction. Cet objectif est atteint grâce à une unité d'éclairage qui comprend à cet effet au moins un réflecteur. Par ailleurs, au moins une surface de passage de la lumière du conducteur de lumière est tournée vers 20 le réflecteur. Des rayons lumineux émis par la source lumineuse sont conduits à travers le conducteur de lumière. Les rayons lumineux quittent le conducteur de lumière au mcins par la surface de passage de la lumière tournée 25 vers le réflecteur. Ils sont réfléchis sur le réflecteur et diffusés dans l'environnement. La zone éclairée par l'unité d'éclairage est grande, par exemple en cas d'utilisation de l'unité d'éclairage en tant que phare de véhicule automobile. En même temps, grâce au coudage des 30 rayons lumineux, un faible espace de construction est nécessaire pour l'unité d'éclairage. La source lumineuse peut par ailleurs être installée sur l'unité d'éclairage à un endroit facilement accessible. La source lumineuse peut être une diode électroluminescente. Les diodes électroluminescentes sont 5 des diodes à luminescence qui peuvent être utilisées sous la forme de pièces complètes avec des dispositifs optiques de conduite et de répartition de la lumière par exemple dans des véhicules automobiles. La diode électroluminescente peut être réalisée sous forme de 10 source lumineuse unique, mais plusieurs diodes électroluminescentes peuvent également être rassemblées au sein d'une unité, par exemple dans une unité de feu arrière. Dans une telle unité de diodes électroluminescentes, qui est un élément de configuration 15 du véhicule, les diodes électroluminescentes peuvent par exemple être coulées ensemble. Le réflecteur peut par exemple être plan, à un ou à plusieurs axes ou arqué en forme de parabole ou de paraboloïde. Dans un réflecteur en forme de parabole, les 20 rayons lumineux rencontrant parallèlement le réflecteur se coupent sur une ligne focale alors que dans un réflecteur en forme de paraboloïde ils se coupent sur un foyer. D'autres détails de l'invention ressortent de la 25 description suivante de modes de réalisation représentés schématiquement. La figure 1 montre une unité d'éclairage comportant une source lumineuse disposée à l'extérieur; la figure 2 montre une unité d'éclairage selon la figure 30 1 sans boîtier; la figure 3 montre une unité d'éclairage avec un réflecteur en deux parties; la figure 4 montre une unité d'éclairage avec un réflecteur en forme de paraboloïde; la Figure 5 est une vue de face de l'unité d'éclairage selon la figure 4. Les figures 1 et 2 montrent une unité d'éclairage, par exemple un phare de véhicule automobile. L'unité d'éclairage comprend un boîtier 5 sur lequel sont disposés une source lumineuse 10, un conducteur de lumière 20, un réflecteur 40 ainsi qu'un diffuseur 50. La 10 lumière émise par la source lumineuse 10 est diffusée par l'intermédiaire du conducteur de lumière 20 monté à sa suite en direction du réflecteur 40 et réfléchie par ce dernier dans l'environnement 1 par l'intermédiaire du diffuseur 50. La longueur de l'unité d'éclairage correspond environ à sa hauteur. Sa largeur, perpendiculairement au plan du dessin de la figure 1 correspond à environ 60% de la longueur (cf. figure 2). La source lumineuse 10 est par exemple fixée sur la 20 face externe du fond du boîtier 6, ce qui n'est pas représenté dans le détail sur la figure 1. Il s'agit par exemple d'une diode électroluminescente 10. Cette dernière est constituée de pièces électroniques, par exemple d'une puce luminescente 13, d'un socle 11 et d'au 25 moins deux connexions 12 raccordées à la puce 13. Au moins la puce luminescente 13 est entourée d'un élément de protection électronique 14 qui est orienté en direction du fond du boîtier 6. Le conducteur de lumière 20 est par ailleurs fixé 30 sur le fond de boîtier 6, ce qui n'est pas représenté dans le détail sur la figure 1. Il s'agit d'un élément transparent en forme de bâtonnet, en verre ou en matière synthétique, par exemple en PMMA ou en PMMI, qui pénètre dans le boîtier 5 à partir de l'extérieur. Il possède un segment cylindrique 21 et un segment coudé 22 en direction du réflecteur 40. La longueur du conducteur de 5 lumière 20 correspond à environ cinq fois le diamètre de son segment cylindrique 21. La partie frontale 23 du segment cylindrique 21 dépassant du boîtier 5 comprend une surface convexe 24. Sa distance par rapport à la diode électroluminescente 10 correspond à environ un 10 tiers du diamètre du segment cylindrique 21. Dans la représentation en coupe de la figure 1, le segment coudé 22 a la forme d'un prisme cunéiforme 22. La surface de base 25 du prisme 22 située sur le plan du dessin est un triangle rectangle isocèle. Une surface imaginaire d'un 15 côté de l'angle droit constitue la transition entre le segment cylindrique 21 et le prisme 22. La surface du second côté de l'angle droit 26 comprend une surface convexe 27. La surface de l'hypoténuse 28 renferme avec un plan tangentiel imaginaire sur le segment cylindrique 20 21 un angle de 45 . Le conducteur de lumière 20 est disposé dans l'unité d'éclairage de telle sorte que la surface convexe 27 est située symétriquement au plan médian horizontal 3. Dans la représentation de la figure 1, ce plan médian horizontal 3 est normal par rapport au 25 plan du dessin. Le réflecteur 40 est par exemple disposé symétriquement par rapport au plan médian horizontal 3 sur la face interne de la partie frontale 7 du boîtier 5. Il a la forme d'une surface parabolique de manchon de 30 cylindre qui est ouverte en direction du conducteur de lumière 20 (cf. figure 2). Le réflecteur 40 enveloppe ainsi le conducteur de lumière 20. La distance entre la ligne focale 41 du réflecteur 40 et le réflecteur 40 correspond à environ 93% de la distance entre la surface convexe 27 et le réflecteur 40. La surface 42 du réflecteur 40 tournée vers le 5 conducteur de lumière 20 est une surface de réflexion 42 qui possède par exemple un important degré de réflexion optique. Le réflecteur 40 peut par exemple être pourvu d'un revêtement total ou partiel à cet effet. Le diffuseur 50 est disposé en face du réflecteur 40 10 dans le boîtier 5. Le diffuseur 50 est par exemple un verre qui est disposé normalement par rapport au plan médian horizontal 3 et qui protège par exemple l'unité d'éclairage des souillures et des détériorations. Le segment cylindrique 21 peut, à la place de la 15 surface convexe 24, par exemple comporter une excavation concave en forme de segment sphérique. La source lumineuse 10 est alors par exemple disposée sur cette excavation. Lors de la fabrication de l'unité d'éclairage la 20 diode électroluminescente 10 et le conducteur de lumière peuvent être confectionnés en une seule partie. La diode électroluminescente 10 est alors par exemple extrudée dans une matrice d'extrusion pour la constitution du conducteur de lumière 20. Cela donne une 25 pièce homogène à partir de laquelle les connexions 12 sortent par exemple sur un côté. Lors du fonctionnement des unités d'éclairage représentées sur les figures 1 et 2, des rayons lumineux 61, 62 émanant des diodes électroluminescentes 10 sont 30 émis en direction de la surface convexe 24 du conducteur de lumière 20. La surface convexe 24 fait fonction de lentille de convergence par l'intermédiaire de laquelle les rayons lumineux 61, 62 émis par les diodes électroluminescentes 10 pénètrent dans le conducteur de lumière 20. Lors de la pénétration des rayons lumineux 61, 62, en provenance du milieu de l'environnement 1 5 optiquement plus mince, dans le milieu optiquement plus épais du conducteur de lumière 20, les rayons lumineux 61, 62 sont réfractés sur la ligne perpendiculaire du point de rencontre 63. Ils courent alors dans le conducteur de lumière 20 par exemple pratiquement parallèlement. Sur la 10 surface de l'hypoténuse 28 ils se rencontrent dans un angle de 45 par exemple. Cet angle est supérieur à l'angle limite de la réflexion totale sur la surface limite du conducteur de lumière 20 avec le milieu de l'environnement 1. Cet angle limite est par exemple de 38 15 degrés pour les PMMI et de 42 degrés pour les PMMA. Les rayons lumineux 61, 62 rencontrant la surface de l'hypoténuse 28 sont entièrement réfléchis sur la surface de l'hypoténuse 28 et sont par exemple conduits parallèlement en direction de la surface convexe 27. 20 Cette surface convexe 27 est une surface de passage de la lumière 27. Elle fait fonction de lentille de convergence 27. Les rayons lumineux 61, 62 rencontrant la surface convexe 27, lors du passage de la surface limite entre le milieu optiquement plus épais du conducteur de lumière 20 25 et l'espace interne 2 de l'unité d'éclairage, reliée par exemple à l'air environnant, sont réfractés sur la ligne perpendiculaire du point de rencontre 63 Ils sont par exemple focalisés sur un foyer 29 et divergent alors en direction du réflecteur 40. Le foyer 29 de la lentille de 30 convergence 27 est par exemple situé sur la ligne focale 41 du réflecteur 40. Les rayons lumineux 61, 62 rencontrant le réflecteur 40 sont alors réfléchis de manière à ce qu'ils soient conduits en direction du diffuseur 50. Lors de l'utilisation de ces unités d'éclairage par exemple comme phares d'un véhicule automobile, la route 5 située devant l'automobile est éclairée uniformément et sur une grande surface. En direction du bord de la route, il y a une transition graduelle vers la zone non éclairée, par exemple grâce à la lumière diffusée réfléchie sur les zones extérieures du réflecteur. Le réflecteur 40 peut également comporter des zones non réfléchissantes. Ainsi par exemple une zone d'éclairage dissymétrique de l'unité d'éclairage peut être réalisée. La surface de passage de la lumière 27 tournée vers 15 le réflecteur 40 peut également être une surface plane, une lentille divergente, etc. La figure 3 montre une unité d'éclairage dont la longueur correspond à environ un tiers de sa hauteur. Cette unité d'éclairage également comporte une source 20 lumineuse 10 et un conducteur de lumière 20 monté à la suite de cette dernière. Le réflecteur 40 comprend un élément inférieur de réflecteur 43 et un élément supérieur de réflecteur 44 disposé de façon symétrique et inversée, le plan de symétrie étant défini par le plan 25 médian horizontal 3 de l'unité d'éclairage. Les deux éléments de réflecteur 43, 44 ont par exemple la forme de segments d'un manchon de cylindre parabolique. La distance séparant les deux éléments de réflecteur 43, 44 correspond à environ un quart de la hauteur totale du 30 réflecteur 40. La source lumineuse 10 est par exemple disposée sur le plan médian horizontal 3 de l'unité d'éclairage de manière à ce que le socle 11 repose contre un plan de raccordement imaginaire des deux éléments de réflecteur 43, 44 et que l'élément de protection électronique 14 dépasse en direction de l'ouverture du réflecteur 40. Le conducteur de lumière 20 comporte un segment cylindrique 21 et deux segments coudés 22 disposés symétriquement par rapport au plan médian horizontal 3 de l'unité d'éclairage. Dans la projection du plan de dessin de la figure 3, les deux segments 22 ont une section en 10 forme de prisme. Ils sont séparés l'un de l'autre par une rainure disposée horizontalement. La longueur des segments coudés 22 correspond par exemple à environ la moitié de la longueur du conducteur de lumière 20. Les segments coudés 22 comportent deux faces externes 32, 33 15 qui renferment en commun un angle obtus. Aussi bien les surfaces de passage de la lumière 27 tournées vers la source lumineuse 10 que celles tournées vers le réflecteur sont des surfaces convexes 24, 27 faisant fonction de lentilles de convergence. Les surfaces 32 du 20 conducteur de lumière 20 limitant la rainure 31 définissent un angle d'environ 90 . Le conducteur de lumière 20 est par exemple disposé par rapport au réflecteur 40 de manière à ce que la distance entre les surfaces de passage de la lumière 27 et le réflecteur 40 25 soit inférieure à la distance entre le réflecteur 40 et sa ligne focale 41. Lors du fonctionnement de l'unité d'éclairage, les rayons lumineux 61, 62 émis par les diodes électroluminescentes 10 pénètrent dans le conducteur de 30 lumière 20 par l'intermédiaire de la lentille de convergence 24. Dans les segments coudés 22 ils sont totalement réfléchis deux fois sur les faces externes 32, 33 et sortent par l'intermédiaire de la lentille de convergence 27 en direction du réflecteur 40. Lors de la sortie du conducteur de lumière 20 par l'intermédiaire des surfaces de passage de la lumière 27 les rayons 5 lumineux 61, 62 sont réfractés sur la ligne perpendiculaire. Après la réflexion sur le réflecteur 40 ils sont réfléchis en direction du diffuseur, lequel n'est pas représenté ici, et/ou de l'environnement 1. La surface éclairée par cette unité d'éclairage 10 comporte deux zones claires, entre lesquelles est située une zone centrale plus sombre, par exemple parallèle au bord avant du véhicule. Les deux segments coudés 22 du conducteur de lumière et/ou les deux éléments de réflecteur 43, 44 peuvent 15 également revêtir des formes différentes. Ainsi par exemple, l'élément supérieur du réflecteur 44 peut comporter une courbure plus accentuée que l'élément inférieur du réflecteur 43. Les rayons lumineux 61, 62 rencontrant le réflecteur 40 sont alors par exemple 20 déviés vers le bas. Le champ éclairé sur la route est alors par exemple dissymétrique. Dans une réalisation prolongée des segments coudés 22- les deux segments 22 s'étendent alors plus loin en direction de l'élément inférieur de réflecteur 43 et/ou 25 de l'élément supérieur de réflecteur 44- la longueur de construction de l'unité d'éclairage peut ainsi être raccourcie et/ou le rayon de courbure du réflecteur 40 augmenté. Ainsi la structure d'un phare extrêmement court est par exemple rendue possible. Les figures 4 et 5 montrent une unité d'éclairage dont le réflecteur 40 a la forme d'un paraboloïde de révolution. La longueur de cette unité d'éclairage correspond à environ 40% de son diamètre. Le réflecteur 40 comporte un perçage central 45 dont le diamètre correspond à environ un quart du diamètre du réflecteur 40. Le conducteur de lumière 20 pénètre dans le 5 réflecteur 40 par l'intermédiaire de ce perçage. La source lumineuse 10 est par exemple disposée à l'extérieur d'un plan imaginaire enveloppant le perçage 45 du réflecteur 40. La source lumineuse 10 est par exemple de forte intensité lumineuse et est refroidie 10 pour l'évacuation de la chaleur au moyen d'un dispositif de refroidissement. Elle est facilement accessible pour l'entretien et le remplacement. Le conducteur de lumière 20 est à symétrie de révolution par rapport à la ligne médiane 4 de l'élément 15 d'éclairage. Il comprend un segment cylindrique 21 et un segment coudé 22. Le segment coudé 22 possède deux surfaces frontales 34, 35 qui sont opposées au réflecteur 40, qui sont disposées de manière concentrique l'une par rapport à l'autre et qui définissent un angle obtus. La 20 surface frontale interne 34, dont le diamètre correspond au diamètre du segment cylindrique 21, a la forme d'une pointe de cône obtus. Elle est par exemple revêtue d'une couche réfléchissante. Le côté du segment coudé 22 tourné vers le 25 réflecteur 40, sur les figures 4 et 5, est la surface de passage de la lumière 27. Celle-ci est une surface annulaire arquée en direction du réflecteur 40. Lors du passage à travers la lentille de convergence 24, les rayons lumineux 61, 62 émis par la source 30 lumineuse 10 sont par exemple réfractés de manière à ce qu'ils soient conduits parallèlement l'un par rapport à l'autre à l'intérieur du conducteur de lumière 20. Ils sont réfléchis sur la surface frontale interne 34 et réfractés à la hauteur de la surface de passage de la lumière 27 perpendiculairement au point de rencontre 64. Lorsqu'ils rencontrent le réflecteur 40 les rayons 5 lumineux 61, 62 sont déviés et diffusés dans l'environnement 1. La surface éclairée par cette unité d'éclairage est grande et possède une clarté pratiquement uniforme. La forme de la zone d'éclairage peut bien entendu être 10 modifiée par la forme du réflecteur 40, la forme et la situation du conducteur de lumière, etc. Des zones en relief supplémentaires, par exemple en direction du conducteur de lumière 20 peuvent également être prévues dans le réflecteur 40. Ainsi, des zones partielles 15 individuelles de la zone d'éclairage sont par exemple plus fortement éclairées, par exemple pour le démarcage des limites latérales du véhicule. Le conducteur de lumière 20 peut également comporter, à la place d'un segment cylindrique 21, un segment 20 cunéiforme, en forme de pyramide, arqué, etc. Dans ce segment, la lumière émise par la source lumineuse 10 peut alors être totalement réfléchie une ou plusieurs fois ou par exemple être réfléchie sur une surface de manchon partiellement revêtue d'une couche réfléchissante. La surface du conducteur de lumière 20 peut également être entièrement revêtue d'une couche réfléchissante à l'exception des surfaces de passage de la lumière 24, 27. Plusieurs sources lumineuses 10, plusieurs 30 conducteurs de lumière 20 et/ou un ou plusieurs réflecteurs 40 peuvent être disposés dans une unité d'éclairage. Ainsi par exemple, une zone d'une grande étendue peut être éclairée devant un véhicule. Liste des références 1 Environnement 2 Espace interne de l'unité d'éclairage 3 Plan médian horizontal 4 Ligne médiane Boîtier 6 Fond de boîtier 7 Partie frontale 10 Source lumineuse, diode électroluminescente 11 Socle 12 Connexions 13 Chip émetteur de lumière 14 Elément de protection électronique Conducteur de lumière 21 Segment cylindrique 22 Segments coudés, prismes 20 23 Partie frontale de (21) 24 Surface convexe de (23), lentille de convergence Surface de base de (22) 26 Surface du côté de l'angle droit 27 Surface convexe de (22), surface de passage de la 25 lumière, lentille de convergence 28 Surface de l'hypoténuse 29 Foyer de (27) 31 Rainure 32 Face externe de (22) 33 Face externe de (22) 34 Face interne frontale de (22) Face externe frontale de (22) Réflecteur 41 Ligne focale 42 Superficie de (40), surface de réflexion 43 Elément inférieur de réflecteur 44 Elément supérieur de réflecteur Perçage dans (40) 50 Diffuseur 61, 62 Rayons lumineux 63 Point de rencontre dans (24) 64 Point de rencontre dans (27) REVENDICATIONS 1. Unité d'éclairage comportant au moins une source lumineuse et au moins un conducteur de lumière qui est monté à la suite de la source lumineuse et qui comporte au moins une surface de passage de la lumière, 5 caractérisée en ce que l'unité d'éclairage comporte au moins un réflecteur (40) et en ce qu'au moins une surface de passage de la lumière (27) du conducteur de lumière (20) est tournée vers le réflecteur (40). 2. Unité d'éclairage selon la revendication 1, caractérisée en ce que le conducteur de lumière (20) est au moins partiellement entouré par le réflecteur (40). 3. Unité d'éclairage selon la revendication 1, 15 caractérisée en ce que la source lumineuse (10) n'est pas entourée par le réflecteur. 4. Unité d'éclairage selon la revendication 1, caractérisée en ce que la source lumineuse (10) est une 20 diode électroluminescente (10). 5. Unité d'éclairage selon la revendication 4, caractérisée en ce que le conducteur de lumière (20) est formé sur la diode électroluminescente (10) . 25 6. Unité d'éclairage selon la revendication 1, caractérisée en ce que le réflecteur (40) a la forme d'un paraboloïde de révolution. 7. Unité d'éclairage selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'au moins une surface de passage de la lumière (27) comprend au moins une zone partielle d'une lentille de convergence. 8. Unité d'éclairage selon la revendication 1, caractérisée en ce que le conducteur de lumière (20) possède en dehors des surface de passage de la lumière (24, 27) une surface revêtue au moins partiellement d'une 10 couche réfléchissante. 9. Unité d'éclairage selon la revendication 1, caractérisée en ce que le réflecteur (40) comporte au moins une zone non réfléchissante. 15 10. Unité d'éclairage selon la revendication 1, caractérisée en ce que le réflecteur (40) comporte au moins une zone qui est en relief en direction du conducteur de lumière (20).