Brevet FR2856135A1 — publié le 20041217

SYSTEME D'ECLAIRAGE OU DE SIGNALISATION POUR VEHICULE AUTOMOBILE. L'invention est relative à un système d'éclairage ou de signalisation pour véhicule automobile comportant plusieurs sources lumineuses de dimensions réduites. L'invention concerne plus particulièrement, mais non exclusivement, un système dans lequel les sources lumineuses sont 10 constituées par des diodes électroluminescentes (led). D'une manière générale l'expression " source lumineuse de dimensions réduites " utilisée dans la description et les revendications, désigne une source dont les dimensions sont du même ordre que celles d'une diode électroluminescente. Les systèmes d'éclairage ou de signalisation pour véhicules automobiles font de plus en plus appel à des sources lumineuses de dimensions réduites ayant une puissance élevée permettant de n'utiliser qu'un nombre limité de sources, en particulier de l'ordre d'une dizaine ou moins. Par source lumineuse ayant une puissance élevée on désigne une 20 source produisant un flux lumineux d'au moins 30 lumens. L'invention a pour but, surtout, de réaliser un système d'éclairage ou de signalisation, comportant plusieurs sources lumineuses de dimensions réduites, qui permet d'obtenir une plage éclairante homogène. L'invention vise notamment à assurer une fonction d'éclairage ou de 25 signalisation qui ne nécessite pas de coupure dans le faisceau. Comme exemple de telle fonction on peut citer: projecteur route, DRL (feu diurne), indicateur de direction, feu de stop, FSSV (feu de stop surélevé sous forme de barre linéaire), antibrouillard, feu de recul. Il est souhaitable en outre que le système d'éclairage ou de 30 signalisation puisse se combiner aisément avec d'autres fonctions, par exemple: code, éclairage d'appoint, ou autre fonction de signalisation. Selon l'invention, un système d'éclairage ou de signalisation pour véhicule automobile comportant plusieurs sources lumineuses de dimensions réduites est caractérisé en ce que les sources lumineuses sont 35 disposées autour d'une paroi réfléchissante admettant un axe optique, et sont orientées de manière à éclairer cette paroi réfléchissante suivant une direction radiale par rapport à l'axe optique, la paroi réfléchissante étant prévue pour renvoyer la lumière provenant des sources suivant une direction sensiblement parallèle à l'axe optique. Les sources lumineuses peuvent être disposées, de préférence à intervalles réguliers, suivant un anneau entourant la paroi réfléchissante. Avantageusement, les sources lumineuses sont constituées par des diodes électroluminescentes. La paroi réfléchissante peut être convexe vers l'extérieur, notamment de révolution autour de l'axe optique, en particulier tronconique ou à génératrice incurvée. La paroi réfléchissante peut être constituée par une surface aluminée, ou par une surface travaillant en réflexion totale. Le système d'éclairage ou de signalisation peut comporter une pièce unique, en verre ou polymère cristal, en forme de couronne. La pièce comporte avantageusement des logements répartis sur sa périphérie pour les sources lumineuses, cette pièce étant prévue pour assurer une première fonction consistant à collimater les rayons issus des sources et à les orienter 15 vers la paroi réfléchissante, et une deuxième fonction consistant à redresser les rayons lumineux dans l'axe optique grâce à la paroi réfléchissante. La pièce peut comporter, au niveau de chaque logement, une protubérance dont la surface extérieure assure la réflexion de rayons issus de la source associée au logement. Des moyens pour étaler la lumière, en particulier des tores, peuvent être prévus sur la paroi réfléchissante pour étaler le faisceau lumineux en fonction de la photométrie désirée. Selon une variante de réalisation, le système d'éclairage ou de signalisation comporte, pour chaque source lumineuse, un collimateur, et 25 pour l'ensemble des sources une paroi réfléchissante et un écran orthogonal à l'axe optique de la paroi réfléchissante. L' écran est transparent et peut comporter des formes géométriques (tores ou stries) pour répartir convenablement la lumière afin d'assurer la photométrie de la fonction recherchée. Chaque collimateur peut comprendre un logement pour une source lumineuse et une première zone centrale fonctionnant par transmission, aussi bien dans un plan méridien à l'anneau que dans le plan de l'anneau, et une seconde zone entourant la première et fonctionnant par réflexion totale, cette seconde zone comportant dans le plan méridien une 35 génératrice prévue pour donner un faisceau parallèle à l'axe de la diode, et dans le plan de l'anneau une génératrice prévue pour envoyer les rayons globalement vers le centre de l'anneau. Le système d'éclairage ou de signalisation peut être prévu dans un projecteur comportant un réflecteur et une source lumineuse centrale assurant avec le réflecteur une fonction déterminée, l'axe optique du réflecteur étant confondu avec celui de la paroi réfléchissante et les sources lumineuses de dimensions réduites entourant le contour du réflecteur. L'invention consiste, mises à part les dispositions exposées cidessus, en un certain nombre d'autres dispositions dont il sera plus explicitement question ci-après à propos d'exemples de réalisation décrits avec référence aux dessins annexés, mais qui ne sont nullement limitatifs. 10 Sur ces dessins: Fig.1 est une vue schématique de face d'un projecteur lumineux de véhicule automobile équipé d'un système de signalisation selon l'invention. Fig.2 est une coupe axiale schématique du projecteur de Fig. 1. Fig.3 est une coupe partielle suivant la ligne III-III de Fig.4 d'une réalisation en une pièce du système de signalisation. Fig.4 est une coupe à plus grande échelle suivant la ligne IV-IV de Fig.3. Fig.5 et 6 sont des coupes, semblables à Fig.4, illustrant des 20 variantes de réalisation. Fig.7 illustre schématiquement une variante de réalisation, en coupe partielle suivant un plan méridien passant par l'axe optique. Fig.8 est une coupe partielle suivant la ligne VIII -VIII de Fig.7. Fig.9, enfin, illustre schématiquement une autre variante de 25 réalisation, en coupe par un plan méridien. En se reportant à Figs. 1 et 2 des dessins, on peut voir un projecteur P de véhicule automobile dans une représentation simplifiée ne faisant pas apparaître le boîtier à l'intérieur duquel sont disposés les éléments des Figs. 1 et 2. Ce boîtier est généralement fermé à l'avant, selon 30 le sens de propagation de la lumière, par une glace non représentée. Le projecteur P comporte une source lumineuse centrale L, par exemple constituée par une lampe à incandescence ou une lampe à décharge gazeuse, associée à un réflecteur R. La source L est généralement disposée suivant l'axe optique du réflecteur R et permet d'assurer une 35 fonction d'éclairage déterminée, par exemple la fonction code. Ce système optique peut donc être de type dit à surface complexe, mais Le projecteur P comporte en outre un système d'éclairage ou de signalisation S. Le système S comprend une paroi réfléchissante 1 d'axe optique X-X confondu avec celui du réflecteur R, et plusieurs sources lumineuses de dimensions réduites, avantageusement constituées par des diodes électroluminescentes 2. L'axe optique X-X est parallèle à l'axe de la route. Les diodes 2 sont disposées à intervalles réguliers selon un anneau dont le plan moyen est orthogonal à l'axe optique X-X. Cet anneau entoure la paroi réfléchissante 1 et le contour du réflecteur R. Selon l'exemple de Fig. 1, seize diodes 2 sont réparties sur la circonférence. En variante, les diodes 2 pourraient n'être prévues que sur des arcs de la 10 circonférence. Les diodes 2 sont orientées de manière à éclairer la paroi réfléchissante 1 suivant une direction essentiellement radiale par rapport à l'axe optique X-X. La paroi réfléchissante 1 est prévue pour renvoyer la lumière provenant des diodes 2 sensiblement suivant la direction de l'axe 15 optique X-X. La paroi réfléchissante 1 peut être formée par la face arrière 3 d'une pièce unique 4 (Fig.2) en couronne ayant une section, dans un plan méridien, en forme de trapèze (ou triangle) rectangle dont un côté est orthogonal à l'axe X-X et dont la grande base parallèle à l'axe X-X est 20 voisine des diodes 2. La face arrière 3 de la section transversale est tronconique, avec génératrices rectilignes inclinées à 45 sur l'axe X-X. En variante, les génératrices pourraient être constituées par des arcs de courbe(surface parabolique, elliptique ou hyperbolique). La face arrière 3 est munie d'une couche réfléchissante, par exemple une couche aluminée. 25 En variante, la face arrière 3 travaille en réflexion totale, sans dépôt de couche. Selon Figs. 1 et 2, la paroi réfléchissante 1 est de révolution autour de l'axe X-X, convexe du côté des diodes 2. La pièce 4 et la paroi 1 comportent une ouverture centrale circulaire pour le passage du faisceau lumineux provenant de la lampe L. Selon les variantes des Figs.7 à 9, la paroi réfléchissante est constituée par une simple paroi tronconique dont la section par un plan méridien est formée par un segment. La pièce unique 4 est en matière transparente, notamment en verre ou en polymère cristal (par exemple en polycarbonate, ou en 35 PMMA/polyméthacrylate de méthyle, ou en PMMI, etc.) . Cette pièce 4 assure une double fonction: - d'une part une fonction de collimateur pour orienter de façon générale les rayons issus des sources 2 vers la paroi réfléchissante 1; - d'autre part redresser les rayons lumineux sensiblement suivant la direction de l'axe optique X-X grâce à la paroi réfléchissante 1. Le système de Figs. 1 et 2 donne une plage éclairante homogène de forme globalement annulaire qui entoure l'autre fonction assurée par la 5 source L et le réflecteur R. Selon les cas, il est possible de permettre la mise en marche séparée et/ou simultanée des deux fonctions, ou de ne permettre que la mise en marche séparée de chacune des deux fonctions. Bien entendu, le système S de Figs. 1 et 2 peut être utilisé aussi seul, sans la lampe L et le réflecteur R. La plage éclairante fournie par les diodes 2 et la paroi réfléchissante 1 assure, de préférence, une fonction qui ne nécessite pas de coupure dans le faisceau lumineux, par exemple une fonction route, ou DRL (feu diurne) ou indicateur de direction, ou feu de stop, ou FSSV, antibrouillard, ou feu de recul. Figs.3 et 4 montrent une variante de réalisation selon laquelle la pièce 4 de révolution en couronne comporte, sur son pourtour extérieur, des zones évidées formant des logements 5, régulièrement répartis suivant la circonférence, pour recevoir les diodes 2. La section d'un logement 5 par un plan orthogonal à l'axe X-X (Fig.3) est limitée par deux faces planes 20 parallèles 5a, 5b sensiblement radiales et une surface de fond 5c convexe vers l'extérieur. Le logement 5 est ouvert à l'opposé du fond 5c et à son extrémité opposée à la face de sortie de la pièce 4. De part et d'autre du logement 5, la pièce 4 peut présenter des protubérances cylindriques 6 convexes vers l'extérieur. Les génératrices des protubérances 6 sont 25 parallèles à l'axe X-X. Le bord périphérique extérieur 4a (Fig.4) de la pièce 4 admet une section en arc de courbe convexe vers l'extérieur. Comme schématisé sur Fig.3, des rayons lumineux tels que 8a issus de la diode 2 et formant un angle relativement grand, notamment supérieur à 60 , avec la direction radiale, traversent les faces latérales 5a ou 30 5b et subissent une réflexion totale ou partielle contre la surface extérieure des protubérances 6. Ces rayons sont réfléchis sensiblement en direction de l'axe optique X-X après une nouvelle réflexion par la surface 3. Des rayons tels que 8b, moins inclinés sur la direction radiale, atteignent directement la surface de fond 5c convexe et sont dirigés vers l'axe optique X-X. Tous les 35 rayons lumineux sont réfléchis par la surface 3 aluminée ou agissant en réflexion totale. La pièce 4 des Figs.3 et 4 peut être réalisée par moulage. Le démoulage de la pièce s'effectue suivant une direction parallèle à l'axe X- X. Fig.5 montre une variante de réalisation selon laquelle des tores 9 ont été déposés sur la face réfléchissante 3. Chaque tore 9 présente une méridienne limitée par un arc de courbe 10 tournant sa concavité vers la 5 face 3. Plusieurs arcs de courbe 10 contigus se succèdent le long de la face 3. Sur Fig.5, cinq arcs de courbe 10 sont présents. Chaque tore 9 est de révolution autour de l'axe de la pièce 4. La réalisation des tores 9 peut être assurée en prévoyant des évidements correspondants dans la face tronconique de la pièce 4. On peut aussi procéder à un aluminage. Les tores 9 permettent d'étaler le faisceau lumineux en fonction de la photométrie désirée. Fig.6 montre une autre variante de réalisation selon laquelle des tores 11 sont déposés sur la face de sortie 12 de la pièce 4. Cette face 12 est orthogonale à l'axe X-X. Chaque tore 11 présente une méridienne limitée 15 par un arc de courbe 13 convexe vers l'extérieur. Les tores 11 sont réalisés en une matière transparente qui peut être identique à celle de la pièce, et contribuent également à étaler le faisceau lumineux. Selon cet exemple trois tores 11 sont prévus avec des méridiennes contiguës. La pièce 4 de Fig.6 comporte des tores sur ses deux faces: face 20 aluminée 3 et face de sortie 12. Selon une variante, seule la face de sortie 12 serait munie de tores 11. Figs.7 et 8 montrent un autre exemple de réalisation selon lequel, au lieu d'utiliser une seule pièce 4 souvent difficile à réaliser compte tenu de son poids et de son aspect massif, on combine trois types d'éléments à 25 savoir des collimateurs C, une paroi réfléchissante séparée 101 et un écran E. Un collimateur C est associé à chaque diode 2. Si on utilise N diodes, on utilisera N collimateurs C. Selon Figl, N=16. Chaque collimateur C a pour fonction de récupérer un maximum 30 d'énergie lumineuse provenant de la diode électroluminescente 2 associée et de former un faisceau lumineux sensiblement parallèle dirigé radialement vers la paroi réfléchissante 101. Un collimateur C est formé par un ménisque qui, dans le sens radial, est convexe vers l'extérieur et concave vers l'intérieur. Au sommet 35 de sa zone convexe, le ménisque C comporte un logement 14 cylindrique s'ouvrant vers l'extérieur et dont le fond est formé par une surface convexe 15, notamment de révolution autour de l'axe Y-Y du logement 14. La diode 2 associée au collimateur C est disposée dans le logement 14. Dans un plan méridien de la paroi réfléchissante 101 la section du collimateur comprend deux zones 16, 17 (Fig.7). La zone 16 correspond à la surface de fond 15. Elle fonctionne par transmission et permet de collimater, c'est à dire de rendre parallèles à 5 une direction radiale, des rayons lumineux issus de la diode 2 et formant un angle faible, notamment inférieur à 40 , avec l'axe du faisceau de la diode confondu avec l'axe Y-Y. La zone 17 correspond à la face arrière du ménisque qui est limitée par un arc 18 de parabole ou de courbe voisine. Cette zone 17 10 fonctionne par réflexion totale et vient collimater les autres rayons lumineux issus de la diode 2 en les réfléchissant globalement parallèlement à l'axe Y-Y vers la paroi 101. Dans le plan de Fig.7, le faisceau parallèle de rayons lumineux dirigés vers la paroi réfléchissante 101 est renvoyé par cette paroi 15 sensiblement parallèlement à l'axe optique X-X. L'inclinaison des génératrices de la paroi 101 dans le plan de Fig.7 par rapport à l'axe XX est égale à 45 . Fig.8 est une section suivant la ligne VIII-VIII de Fig.7, c'est-àdire suivant un plan parallèle au plan moyen de l'anneau formé la couronne 20 de diodes 2 et de collimateurs C. La section d'un collimateur C, selon Fig.8, comprend encore deux zones 19, 20. La zone 19 semblable à la zone 16 de Fig.7, fonctionne de la même manière pour les rayons issus de la diode 2 sous un angle faible. La zone 19 produit un faisceau de rayons sensiblement parallèles, de 25 faible largeur dirigé vers le centre de l'anneau situé sur l'axe X-X. La zone 20, ou face arrière du ménisque, est délimitée par une courbe 21 de forme elliptique. La zone 20 travaille en réflexion totale et la forme elliptique de la courbe 21 permet de faire converger les rayons réfléchis vers l'axe X-X, c'est-à-dire vers le centre de l'anneau. Les rayons 30 réfléchis atteignent la paroi réfléchissante 101 de façon radiale et sont renvoyés par cette paroi 101 dans l'axe de la route. La paroi réfléchissante 101 est constituée par un élément à surface réfléchissante tronconique semblable à la face réfléchissante de la pièce massive de Figs.3 et 4. L'écran E, comme illustré sur Fig.9, est situé en avant de la paroi réfléchissante, suivant le sens de propagation de la lumière. Cet écran E est réalisé en une matière transparente et peut comporter des formes géométriques, tores 22 ou stries, par exemple sur sa surface extérieure, pour répartir convenablement la lumière et assurer la photométrie de la fonction recherchée. Des tores 23 peuvent être prévus également sur la paroi 101. Il est à noter que d'une manière similaire à la réalisation de Fig.6, la paroi réfléchissante 101 et/ou l'écran E peuvent être galbés et/ou posséder des formes géométriques du type tores ou stries. Le système d'éclairage de l'invention permet d'obtenir un anneau lumineux homogène par réflexion sur le miroir ( ou paroi réfléchissante) 1, 101, complété le cas échéant par l'écran de sortie E, ce qui permet de mélanger complètement les images. Lorsque les sources sont formées par des diodes, chaque diode 2 se trouve derrière son collimateur C et, le cas échéant, derrière la pièce 4. Un écran thermique est ainsi formé qui protège la diode 2 vis-à-vis d'une autre source de chaleur constituée par exemple par la lampe L. Il est connu que le comportement d'une diode électroluminescente en environnement 15 thermique est le point délicat pour son intégration dans un projecteur lumineux. Une augmentation de la température environnante entraîne une baisse du flux de la diode et une limitation de sa durée de vie, voire sa destruction. La forme de la paroi réfléchissante conique 1, 101 facilite 20 l'utilisation de systèmes volumineux à l'intérieur de l'anneau, par exemple un projecteur elliptique avec réflecteur R. Il est possible d'envisager des systèmes elliptiques de type multifonction (code/route) avec un montage rotatif permettant au faisceau lumineux de suivre le tracé de la route. Les dispositifs permettant une 25 rotation du faisceau lumineux sont relativement volumineux et comportent de nombreux éléments (par exemple électro-aimants) pour lesquels les risques d'interférence avec le système proposé sont évités. REVENDICATIONS 1. Système d'éclairage ou de signalisation pour véhicule automobile comportant plusieurs sources lumineuses de dimensions réduites, caractérisé en ce que les sources lumineuses (2) sont disposées autour 5 d'une paroi réfléchissante (1,101) admettant un axe optique (X-X) et sont orientées de manière à éclairer la paroi réfléchissante (1,101) suivant une direction radiale par rapport à son axe optique (X-X), la paroi réfléchissante (1,101) étant prévue pour renvoyer la lumière provenant des sources (2) suivant une direction sensiblement parallèle à l'axe optique (X-X). 2. Système d'éclairage ou de signalisation selon la revendication 1, caractérisé en ce que les sources lumineuses (2) sont disposées suivant un anneau entourant la paroi réfléchissante (1, 101). 3. Système d'éclairage ou de signalisation selon la revendication 1 ou 2, 15 caractérisé en ce que les sources lumineuses sont constituées par des diodes électroluminescentes (2). 4. Système d'éclairage ou de signalisation selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la paroi réfléchissante (1,101) est convexe vers l'extérieur. 5. Système d'éclairage ou de signalisation selon la revendication 4, caractérisé en ce que la paroi réfléchissante (1) est de révolution autour de l'axe optique (X-X), en particulier tronconique ou à génératrice incurvée. 6. Système d'éclairage ou de signalisation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la paroi réfléchissante est constituée par 25 une surface aluminée (3). 7. Système d'éclairage ou de signalisation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comporte une pièce unique (4), en verre ou polymère cristal, en couronne. 8. Système d'éclairage ou de signalisation selon la revendication 7, 30 caractérisé en ce que la pièce (4) comporte des logements (5) répartis sur sa périphérie pour les sources lumineuses (2). 9. Système d'éclairage ou de signalisation selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que la pièce (4) est prévue pour assurer une première fonction consistant à collimater les rayons issus des sources lumineuses (2) et à les orienter vers la paroi réfléchissante, et une deuxième fonction 5 consistant à redresser les rayons lumineux dans l'axe optique grâce à la paroi réfléchissante. 10. Système d'éclairage ou de signalisation selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que le fond (5c) de chaque logement a une forme convexe pour collimater les rayons. 11. Système d'éclairage de signalisation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que des moyens (9, 23) pour étaler la lumière, en particulier des tores, sont prévus sur la paroi réfléchissante (1, 101) pour étaler le faisceau lumineux en fonction de la photométrie désirée. 12. Système d'éclairage selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que 15 la face de sortie (12) de la pièce unique (4) comporte des tores (11) pour étaler le faisceau lumineux. 13. Système d'éclairage ou de signalisation selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte, pour chaque source lumineuse (2), un collimateur (C) et, pour l'ensemble des sources, une paroi réfléchissante 20 (101) et un écran (E) transparent. 14. Système d'éclairage ou de signalisation selon la revendication 13, caractérisé en ce que 1' écran (E) comporte des formes géométriques, tores (22) ou stries, pour répartir convenablement la lumière afin d'assurer la photométrie de la fonction recherchée. 15. Système d'éclairage ou de signalisation selon la revendication 13 ou 14, caractérisé en ce que chaque collimateur (C) comprend un logement (14) pour la source lumineuse (2) associée, une première zone (16, 19) fonctionnant par transmission, et une seconde zone (17, 20) entourant la première fonctionnant par réflexion totale. 16. Système d'éclairage ou de signalisation selon la revendication 15, caractérisé en ce que, dans le plan méridien, la seconde zone (17) de la section du collimateur (C) est limitée par un arc (18) de parabole, ou courbe voisine, réfléchissant les rayons globalement parallèlement à l'axe (Y-Y) du logement (14) et que, dans un plan parallèle au plan moyen de la couronne de diodes(2), la seconde zone (20) de la section du collimateur (C) est limitée par une courbe (21) de forme elliptique pour faire converger les rayons globalement vers le centre.