Brevet FR2856774A1 — publié le 20041231

"Projecteur d'éclairage comportant des moyens pour étaler verticalement le faisceau lumineux" La présente invention concerne un projecteur d'éclairage de véhicule automobile. La présente invention concerne plus particulièrement un projecteur d'éclairage de véhicule automobile qui est prévu pour réaliser un faisceau d'éclairage réglementaire, comportant une source lumineuse qui est placée globalement à l'intersection entre un axe optique longitudinal et un axe optique vertical, et qui émet de la lumière dont au moins une partie, dite partie supérieure ou partie inférieure, est émise vers le haut, respectivement vers le bas, et une glace de protection qui est agencée à l'avant du projecteur. Les contraintes de style et d'aérodynamisme qui guident la réalisation de carrosseries de véhicule automobile imposent la forme des logements qui reçoivent les projecteurs d'éclairage. Ainsi, certains constructeurs automobiles souhaitent pouvoir agencer un projecteur d'éclairage dans un logement dont la surface frontale, par laquelle les rayons lumineux sont émis, a une très faible largeur, suivant une direction transversale perpendiculaire à l'axe longitudinal du véhicule, par rapport à la dimension verticale. L'invention vise à proposer un projecteur d'éclairage qui puisse être agencé dans un tel logement et qui puisse réaliser un faisceau d'éclairage réglementaire. Le projecteur d'éclairage doit en outre avoir une plage éclairante la plus uniforme possible, c'est à dire que la luminance du projecteur doit être sensiblement homogène sur toute sa surface frontale. Le projecteur d'éclairage doit notamment pouvoir fonctionner avec une surface frontale de l'ordre de 200 millimètres de hauteur et de largeur comprise entre 30 et 70 millimètres. Dans ce but, l'invention propose un projecteur d'éclairage du type décrit précédemment, caractérisé en ce qu'il comporte : - un élément dioptrique convergent comportant un axe optique globalement vertical qui est sensiblement aligné avec la source lumineuse, de manière à recevoir la partie supérieure, respectivement inférieure, de la lumière sur sa face d'entrée et de manière à canaliser la partie supérieure, respectivement inférieure, suivant une direction globalement verticale orientée vers le haut, respectivement vers le bas, - et un élément réfléchissant associé comportant une surface optique qui est agencée globalement en regard de la face de sortie de l'élément dioptrique convergent, et qui est prévue pour réfléchir la partie supérieure, respectivement inférieure, canalisée de la lumière globalement vers l'avant,sur la face arrière de la glace de protection. Selon d'autres caractéristiques de l'invention : - la source lumineuse est un filament linéaire qui est agencé globalement suivant une direction transversale perpendiculaire à l'axe optique longitudinal, de manière que le faisceau d'éclairage réglementaire soit formé essentiellement par des images du filament orientées sensiblement transversalement ; - la source lumineuse est agencée entre le foyer de l'élément dioptrique convergent et la face d'entrée dudit élément dioptrique ; - l'élément dioptrique convergent est une lentille ; - la lentille est du type asphérique ; - la lentille est du type semi-cylindrique, le cylindre ayant un axe sensiblement longitudinal ;- la lentille comporte au moins une portion latérale, par rapport à la direction longitudinale, tronquée de manière à minimiser la largeur de la lentille suivant la direction transversale pour une distance focale déterminée ; - l'élément réfléchissant a globalement la forme d'un miroir plan transversal qui est incliné par rapport à la direction longitudinale et par rapport à la direction verticale ; - l'élément réfléchissant comporte des facettes dont le profil est prévu pour étaler transversalement une partie des rayons lumineux réfléchis vers l'avant, de manière que le faisceau d'éclairage produit par le projecteur remplisse les exigences photométriques réglementaires sur les côtés de l'axe longitudinal ;- le projecteur comporte un réflecteur d'axe optique longitudinal qui est sensiblement aligné longitudinalement avec la source lumineuse, et qui est agencé à l'arrière de la source lumineuse, de manière à répartir les rayons lumineux émis globalement longitudinalement vers l'arrière, sur la face arrière de la glace de protection ; - le réflecteur est du type à surface complexe et de forme globalement parabolique concave à l'avant ; - la lumière émise par la source comporte une partie supérieure, qui est émise globalement verticalement vers le haut, et une partie inférieure, qui est émise globalement verticalement vers le bas, et le projecteur comporte deux élément dioptriques convergents et deux éléments optiques réfléchissants associés, qui sont agencés verticalement de part et d'autre de la source lumineuse ;- l'un des éléments optiques réfléchissants est décalé longitudinalement vers l'arrière par rapport à l'élément optique réfléchissant en vis-à-vis ; - l'un des éléments dioptriques convergents est décalé longitudinalement vers l'arrière par rapport à l'autre, avec l'élément optique réfléchissant associé ; - l'axe optique de l'un des éléments dioptriques convergents est incliné dans un plan sensiblement longitudinal vertical, de manière à canaliser la partie associée du faisceau lumineux vers l'élément dioptrique convergent qui est décalé longitudinalement vers l'arrière par rapport à l'autre ;D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective éclatée qui représente schématiquement un projecteur d'éclairage réalisé conformément aux enseignements de l'invention selon un premier mode de réalisation ; - la figure 2 est une vue de face qui représente schématiquement les éléments réfléchissants et les éléments dioptriques du projecteur de la figure 1 ; - la figure 3 est une vue de côté qui représente schématiquement de manière simplifiée le projecteur de la figure 1 ;- la figure 4 est une vue de côté qui illustre schématiquement le positionnement du filament par rapport à la lentille inférieure pour la réalisation d'un faisceau réglementaire de feu antibrouillard ; - la figure 5 est une vue similaire à celle de la figure 4 qui illustre schématiquement le positionnement du filament par rapport à la lentille inférieure pour la réalisation d'un faisceau réglementaire de feu de route ; - la figure 6 est une vue arrière du filament et de la lentille de la figure 5 ; - les figures 7 et 8 sont des vues similaires à celle de la figure 3 qui représentent schématiquement une première et une seconde variante de réalisation du projecteur selon l'invention dans lesquelles un miroir plan est décalé longitudinalement par rapport à l'autre. Pour la description de l'invention, on adoptera à titre non limitatif les orientations verticale, longitudinale et transversale selon le repère V, L, T indiqué aux figures. Dans la description qui va suivre, des éléments identiques, similaires ou analogues seront désignés par les mêmes chiffres de référence. Sur la figure 1, on a représenté schématiquement un projecteur d'éclairage 10 de véhicule automobile qui est réalisé conformément aux enseignements de l'invention. Le projecteur 10 est prévu pour réaliser un faisceau d'éclairage réglementaire orienté vers l'avant, globalement suivant un axe optique longitudinal A-A qui est sensiblement parallèle à l'axe longitudinal du véhicule. L'orientation vers l'avant correspond globalement à une orientation de la gauche vers la droite, suivant l'axe longitudinal A-A, en considérant la figure 1. Le faisceau d'éclairage réglementaire est par exemple un faisceau à coupure plate, tel qu'un faisceau antibrouillard, ou un faisceau de feu de route. Le projecteur 10 comporte ici un boîtier 12 délimité par deux parois latérales 14, 16 qui s'étendent chacune globalement dans un plan longitudinal vertical, par une paroi arrière verticale 18 et par une glace avant de protection 20. Sur la figure 1, la paroi latérale droite 16 est représentée éclatée par rapport au reste du boîtier 12. Le projecteur 10 comporte une source lumineuse 22 qui est agencée à l'intérieur du boîtier 12. La source lumineuse 22 est ici formée par une lampe 24 à filament 26 qui s'étend sensiblement transversalement à l'intérieur du boîtier 12, au travers d'un trou de montage (non représenté) réalisé dans la paroi latérale gauche 14 du boîtier 12. Le filament 26 est agencé globalement suivant une direction transversale B-B, à l'intersection entre cette direction transversale B-B et l'axe longitudinal A-A. Conformément aux enseignements de l'invention, le projecteur 10 comporte deux éléments dioptriques convergents, respectivement supérieur 30 et inférieur 32, qui sont agencés de part et d'autre du filament 26, et qui sont alignés verticalement avec le filament 26, suivant un axe optique vertical C-C. Les éléments dioptriques convergents 30, 32 sont ici des lentilles, par exemple asphériques, dont les axes optiques sont sensiblement confondus avec la direction verticale C-C. La surface d'entrée 34 de chaque lentille 30, 32 est agencée en regard du filament 26. La surface de sortie 36 de la lentille supérieure 30 est orientée vers le haut, et la surface de sortie 36 de la lentille inférieure 32 est agencée vers le bas. Le projecteur 10 comporte aussi un élément réfléchissant supérieur 38 et un élément réfléchissant inférieur 40 qui sont associés chacun respectivement à l'une des deux lentilles 30, 32. Selon le mode de réalisation représenté ici, les éléments réfléchissants 38, 40 ont globalement la forme de miroirs plans qui sont chacun contenus dans un plan sensiblement transversal. Chaque miroir plan 38, 40 est incliné par rapport à l'axe optique vertical C-C et par rapport à l'axe optique longitudinal A-A, de manière que sa surface optique réfléchissante 42 soit agencée verticalement en regard de la face de sortie 36 de la lentille 30, 32 associée, et soit orientée globalement vers l'avant. Les miroirs 38, 40 constituent ici deux portions d'extrémité respectivement supérieure et inférieure de la paroi arrière 18 du boîtier 12. Les miroirs 38, 40 peuvent être formés par le dépôt d'un matériau réfléchissant, tel que de l'aluminium, sur la face interne des portions associées du boîtier 12. Chaque miroir 38, 40 comporte ici un bord transversal d'extrémité arrière 44 qui est proche de la lentille 30, 32 associée, et un bord transversal d'extrémité avant 46 qui est éloignée de la lentille 30, 32 associée. Avantageusement, comme on peut le voir sur la figure 2, au moins l'un des miroirs 38, 40 comporte des facettes 54 dont le profil est prévu pour étaler transversalement une partie des rayons lumineux réfléchis vers l'avant, de manière que le faisceau d'éclairage F produit par le projecteur 10 remplisse les exigences photométriques réglementaires, en particulier sur les côtés de l'axe longitudinal. Les facettes 54 ont par exemple la forme de stries sensiblement rectilignes et parallèles à un plan longitudinal vertical. Chaque facette 54 a ici un profil courbe convexe, ou concave, vers l'avant, dans un plan horizontal. Les facettes 54 peuvent occuper toute la surface de réflexion de chaque miroir 38, 40, comme on l'a représenté sur la figure 2, ou elles peuvent occuper une portion seulement de cette surface. Avantageusement, le projecteur 10 comporte un réflecteur 48 d'axe optique longitudinal A-A, qui est sensiblement aligné longitudinalement avec le filament 26, et qui est agencé à l'arrière du filament 26. Le réflecteur 48 est ici du type à surface complexe. Il comporte une surface avant de réflexion 50 de forme globalement parabolique concave. Le réflecteur 48 est ici formé dans une portion centrale de la paroi arrière 18 du boîtier 12. On explique maintenant le fonctionnement du projecteur 10 selon l'invention, notamment en référence à la figure 3. Sur la figure 3, pour faciliter la compréhension de l'invention, on a représenté uniquement les principaux éléments optiques du projecteur 10, et le filament 26 est assimilé à une source lumineuse ponctuelle. La source lumineuse 22 est représentée sous la forme d'un rectangle qui symbolise le filament 26 de la lampe 24 de la figure 1. Le filament 26 produit un faisceau lumineux constitué de rayons lumineux émis globalement dans toutes les directions. Une partie inférieure du faisceau lumineux est reçue par la face d'entrée 34 de la lentille inférieure 32, qui canalise cette partie du faisceau suivant une direction globalement verticale orientée vers le bas. Selon le mode de réalisation représenté ici, le filament 26 est agencé au foyer de la lentille inférieure 32, de sorte que la lentille inférieure 32 fonctionne alors comme un collimateur qui transmet les rayons lumineux reçus sur sa face d'entrée 34, suivant une direction parallèle à l'axe optique vertical C-C, vers le bas. Le faisceau canalisé vient se réfléchir sur la paroi réfléchissante 42 du miroir inférieur 40, qui renvoie les rayons lumineux vers l'avant, en étalant verticalement le faisceau lumineux sur la face arrière 52 de la glace de protection 20. De manière similaire, la portion supérieure du faisceau lumineux, qui est reçue sur la face d'entrée 34 de la lentille supérieure 30, est réfléchie par le miroir supérieur 38 vers l'avant sur la face arrière 52 de la glace de protection 20. On constate que les miroirs 38, 40 permettent, d'une part, de redresser les rayons lumineux émis verticalement suivant l'axe longitudinal A-A du projecteur 10 et, d'autre part, d'étaler le faisceau lumineux verticalement en répartissant de manière sensiblement homogène les rayons lumineux sur toute la face arrière 52 de la glace de protection 20. Bien entendu, selon une variante de réalisation (non représentée), les miroirs 38, 40 peuvent être remplacés par des éléments réfléchissants de formes différentes, par exemple par des miroirs bombés concaves ou convexes. Le réflecteur arrière 48 permet de réfléchir vers l'avant les rayons lumineux qui sont émis vers l'arrière par le filament 26. Il contribue à répartir de manière homogène les rayons lumineux sur la face arrière 52 de la glace de protection 20. La surface de réflexion 50 du réflecteur arrière 48 peut être optimisée de manière à former un faisceau d'éclairage F comportant une coupure. Les rayons lumineux reçus sur la face arrière 52 de la glace de protection 20 se réfractent à travers la glace de protection 20, vers l'avant et ils produisent à l'avant un faisceau réglementaire d'éclairage F. Grâce à l'agencement du filament 26 selon la direction transversale B-B, les images du filament 26 qui sont émises vers l'avant, par les systèmes optiques supérieurs et inférieurs, c'est à dire par les systèmes lentille/miroir associés, sont orientées sensiblement horizontalement sur un écran placé à l'avant du projecteur 10. Par conséquent, il est facile de réaliser un faisceau réglementaire à coupure plate, tel qu'un faisceau antibrouillard, en alignant les images du filament 26 le long et en dessous d'une ligne transversale formant la coupure plate. L'alignement des images peut être réalisé de manière adéquate, par exemple en optimisant le profil des miroirs 38, 40 et des facettes 54, dans un plan longitudinal vertical. La forme du faisceau d'éclairage produit par le projecteur 10, en particulier l'étalement transversal de ce faisceau, peut être optimisé en choisissant de manière appropriée la valeur de la distance focale de chaque lentille 30, 32 et en choisissant la position du filament 26 sur l'axe vertical C-C par rapport au foyer de chaque lentille 30, 32. La figure 4 illustre schématiquement le positionnement du filament 26 par rapport à la lentille inférieure 32 pour la réalisation d'un faisceau d'éclairage réglementaire du type feu antibrouillard. L'angle alpha 1 représente l'ouverture numérique de la lentille 32 par rapport au filament 26, ce qui détermine la quantité de flux lumineux reçue par la lentille 32 sur sa surface d'entrée 34. La distance V1 représente la distance verticale, ou tirage, entre le filament 26 et la surface d'entrée 34 de la lentille 32. Avantageusement, selon une variante de réalisation qui est représentée sur les figures 5 et 6, et qui correspond ici à un projecteur 10 prévu pour réaliser un faisceau d'éclairage réglementaire du type feu de route, on augmente le tirage (T2 > T1) par rapport au mode de réalisation précédent relatif à l'antibrouillard. L'augmentation du tirage permet d'obtenir des images du filament 26 plus petites, à la sortie de la lentille 32, ce qui facilite la concentration du flux lumineux suivant l'axe optique A-A, pour la réalisation du faisceau de feu de route. Si le diamètre de la lentille 32 ne change pas, par rapport au mode de réalisation de la figure 4, l'augmentation du tirage T2 entraîne une diminution de l'ouverture numérique, donc une diminution du flux lumineux reçu par la lentille 32. C'est pourquoi, on choisit ici d'augmenter le diamètre de la lentille 32, de sorte que l'ouverture numérique a2 soit par exemple la même que dans le mode de réalisation de la figure 3 (a2=a1). Avantageusement, comme illustré par la figure 6, les parties latérales de la lentille 32 sont tronquées, ce qui permet de minimiser son encombrement latéral, malgré l'augmentation du diamètre de la lentille 32, pour réaliser un projecteur 10 de faible largeur transversale. Ainsi, par rapport au mode de réalisation de la figure 4, la valeur de l'ouverture numérique a3, dans le plan transversal vertical, est inférieure à la valeur d'ouverture numérique a1, mais la valeur d'ouverture numérique a2 ne change pas dans le plan longitudinal vertical. Sur les figures 7 et 8, on a représenté deux variantes de réalisation du projecteur 10 selon l'invention, dans lesquelles le miroir supérieur 38 est décalé longitudinalement vers l'arrière, par rapport au miroir inférieur 40. Cette configuration permet d'utiliser une glace de protection 20 comportant une portion supérieure qui est recourbée vers l'arrière, et une portion inférieure qui est globalement verticale. Une telle configuration peut être utile lorsque l'on souhaite intégrer la forme extérieure du projecteur 10 dans la carrosserie d'un véhicule, par exemple pour suivre la courbure du capot avant (non représenté) du véhicule. Selon la première variante, qui est représentée sur la figure 7, la lentille associée au miroir décalé, ici la lentille supérieure 30, est décalée elle aussi vers l'arrière, ce qui permet de diriger de manière appropriée la partie supérieure canalisée du faisceau lumineux émis par le filament 26 vers le miroir supérieur 38. Selon la seconde variante, qui est représentée sur la figure 8, la lentille associée au miroir décalé, ici la lentille supérieure 30, est, d'une part, décalée vers l'arrière et, d'autre part, légèrement inclinée vers le haut et vers l'arrière, ce qui permet de diriger de manière adéquate la partie supérieure canalisée du faisceau lumineux vers la surface optique du miroir supérieur 38. Bien entendu, selon une autre variante (non représentée), le miroir inférieur 40 et la lentille inférieure 32 peuvent être décalés vers l'arrière par rapport au miroir supérieur 38. Selon une variante de réalisation (non représentée) de l'invention, on peut remplacer les lentilles asphériques 30, 32 par d'autres types de lentilles, par exemple par des lentilles du type semi-cylindriques dont l'axe de chaque demi-cylindre est parallèle à l'axe longitudinal A-A. Selon une autre variante de réalisation (non représentée) de l'invention, les faces internes des parois latérales 14, 16 du boîtier peuvent comporter des facettes de réflexion qui réfléchissent les rayons lumineux reçus vers la face arrière 52 de la glace de protection 20. De telles facettes de réflexion permettent d'augmenter le rendement lumineux du projecteur 10. REVENDICATIONS 1. Projecteur d'éclairage (10) de véhicule automobile qui est prévu pour réaliser un faisceau d'éclairage réglementaire (F), comportant une source lumineuse (26) qui est placée globalement à l'intersection entre un axe optique longitudinal (A-A) et un axe optique vertical (C-C), et qui émet de la lumière dont au moins une partie, dite partie supérieure ou partie inférieure, est émise vers le haut, respectivement vers le bas, et une glace de protection (20) qui est agencée à l'avant du projecteur (10), caractérisé en ce qu'il comporte :- un élément dioptrique convergent (30, 32) comportant un axe optique (C-C) globalement vertical qui est sensiblement aligné avec la source lumineuse (26), de manière à recevoir la partie supérieure, respectivement inférieure, de la lumière sur sa face d'entrée (34) et de manière à canaliser la partie supérieure, respectivement inférieure, suivant une direction globalement verticale (C-C) orientée vers le haut, respectivement vers le bas, - et un élément réfléchissant (38, 40) associé comportant une surface optique (42) qui est agencée globalement en regard de la face de sortie (36) de l'élément dioptrique convergent (30, 32), et qui est prévue pour réfléchir la partie supérieure, respectivement inférieure, canalisée de la lumière globalement vers l'avant, sur la face arrière (52) de la glace de protection (20). 2. Projecteur (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la source lumineuse (26) est un filament linéaire qui est agencé globalement suivant une direction transversale (B-B) perpendiculaire à l'axe optique longitudinal (AA), de manière que le faisceau d'éclairage réglementaire (F) soit formé essentiellement par des images du filament (26) orientées sensiblement transversalement. 3. Projecteur (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la source lumineuse (26) est agencée entre le foyer de l'élément dioptrique convergent (30, 32) et la face d'entrée (34) dudit élément dioptrique (30, 32). 4. Projecteur (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément dioptrique convergent (30, 32) est une lentille. 5. Projecteur (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la lentille (30, 32) est du type asphérique. 6. Projecteur (10) selon la revendication 4, caractérisé en ce que la lentille (30, 32) est du type semi-cylindrique, le cylindre ayant un axe sensiblement longitudinal. 7. Projecteur (10) selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que la lentille (30, 32) comporte au moins une portion latérale, par rapport à la direction longitudinale, tronquée de manière à minimiser la largeur de la lentille (30, 32) suivant la direction transversale (B-B) pour une distance focale déterminée. 8. Projecteur (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément réfléchissant (38, 40) a globalement la forme d'un miroir plan transversal qui est incliné par rapport à la direction longitudinale (A-A) et par rapport à la direction verticale (C-C). 9. Projecteur (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'élément réfléchissant (38, 40) comporte des facettes dont le profil est prévu pour étaler transversalement une partie des rayons lumineux réfléchis vers l'avant, de manière que le faisceau d'éclairage (F) produit par le projecteur (10) remplisse les exigences photométriques réglementaires sur les côtés de l'axe longitudinal. 10. Projecteur (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un réflecteur (48) d'axe optique longitudinal (A-A) qui est sensiblement aligné longitudinalement avec la source lumineuse (26), et qui est agencé à l'arrière de la source lumineuse (26), de manière à répartir les rayons lumineux émis globalement longitudinalement vers l'arrière, sur la face arrière (52) de la glace de protection (20). 11. Projecteur (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le réflecteur (48) est du type à surface complexe et de forme globalement parabolique concave à l'avant. 12. Projecteur (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la lumière émise par la source (26) comporte une partie supérieure, qui est émise globalement verticalement vers le haut, et une partie inférieure, qui est émise globalement verticalement vers le bas, et en ce que le projecteur (10) comporte deux élément dioptriques convergents (30, 32) et deux éléments optiques réfléchissants (38, 40) associés, qui sont agencés verticalement de part et d'autre de la source lumineuse (26). 13. Projecteur (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'un des éléments optiques réfléchissants (38) est décalé longitudinalement vers l'arrière par rapport à l'élément optique réfléchissant (40) en vis-à-vis. 14. Projecteur (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'un des éléments dioptriques convergents (30) est décalé longitudinalement vers l'arrière par rapport à l'autre, avec l'élément optique réfléchissant (38) associé. 15. Projecteur (10) selon la revendication 13 ou 14, caractérisé en ce que l'axe optique de l'un des éléments dioptriques convergents (30) est incliné dans un plan sensiblement longitudinal vertical, de manière à canaliser la partie associée du faisceau lumineux vers l'élément dioptrique convergent (30) qui est décalé longitudinalement vers l'arrière par rapport à l'autre.