Brevet FR2849158A1 — publié le 20040625

MODULE D'ECLAIRAGE POUR PROJECTEUR DE VEHICULE La présente invention concerne un module d'éclairage pour projecteur de véhicule réalisant un faisceau d'éclairage du type à coupure particulièrement adapté à une utilisation avec des diodes électroluminescentes. On entend par faisceau d'éclairage à coupure un faisceau d'éclairage qui comporte une limite directionnelle ou coupure, au-dessus de laquelle l'intensité lumineuse émise est faible. Les fonctions de feux de croisement et de feux antibrouillards sont 10 des exemples de faisceaux d'éclairage à coupure, conformément à la législation européenne en vigueur. Généralement, dans un projecteur elliptique, la coupure est réalisée au moyen d'un cache, qui est formé d'une plaque verticale de profil adapté, qui est interposé axialement entre le réflecteur elliptique et la lentille 15 convergente, et qui est agencé au voisinage du second foyer du réflecteur. Le cache permet d'occulter les rayons lumineux issus de la source lumineuse et réfléchis par le réflecteur vers la partie inférieure du plan focal de la lentille convergente, et qui seraient, en l'absence de cache, émis par le projecteur au-dessus de la coupure. Toutefois, une telle solution présente certaines difficultés. Ainsi, un inconvénient de ce type de projecteur est qu'une partie significative du flux lumineux émis par la source se dissipe dans la face arrière du cache. Une autre solution consiste à réaliser un module d'éclairage utilisant 25 une source lumineuse et une optique de Fresnel ou un réflecteur du type à surface complexe Pour créer une coupure, il est nécessaire d'aligner les bords des images de la source lumineuse sur l'écran de mesure servant à valider le faisceau d'éclairage réglementaire. Cette solution pose également certains problèmes. Ainsi, lorsque la source lumineuse est une diode, il est très difficile de réaliser une coupure nette En effet, I'image de la source virtuelle correspondant à la diode est généralement ronde est diffuse et il est beaucoup plus compliqué de réaliser une coupure nette en alignant les images correspondantes de formes rondes. Cette difficulté peut être surmontée en utilisant un diaphragme avec 5 la diode, mais on perd alors une quantité importante de l'énergie lumineuse produite par la diode. En outre, les indicatrices d'émission des diodes connues les plus performantes sont complexes et la réalisation d'un faisceau homogène est très difficile à obtenir à partir des images directes de la diode. La présente invention vise à fournir un module d'éclairage pour projecteur de véhicule réalisant un faisceau d'éclairage du type à coupure permettant de réaliser une coupure nette, notamment en utilisant une diode en tant que source lumineuse, ainsi qu'un faisceau d'éclairage homogène tout en offrant moins de perte de flux lumineux en s'affranchissant de 15 I'utilisation d'un cache. La présente invention propose à cet effet un module d'éclairage pour projecteur de véhicule réalisant un faisceau d'éclairage du type à coupure comportant: un premier réflecteur comportant une surface sensiblement elliptique 20 de réflexion des rayons lumineux, au moins une source lumineuse agencée au voisinage du premier foyer dudit premier réflecteur, caractérisé en ce que ledit module comporte: un deuxième réflecteur produisant le faisceau à coupure de sortie et 25 dont le foyer est agencé au voisinage du second foyer dudit premier réflecteur, un troisième réflecteur, dit plieuse, dont la face supérieure est réfléchissante, ladite plieuse se situant entre ledit premier réflecteur et ledit deuxième réflecteur et comportant un bord, dit bord de coupure, 30 agencé au voisinage du second foyer dudit premier réflecteur de manière à former la coupure dans le faisceau d'éclairage. Grâce à l'invention, la majorité du flux lumineux émis par la source est utilisé dans le faisceau lumineux produit par le module. De plus, le module d'éclairage selon l'invention permet de réaliser une coupure nette, notamment avec une diode, car il projette à l'avant 5 I'image du bord de coupure La forme de la coupure dans le faisceau d'éclairage est donc déterminée par le profil du bord de coupure. En outre, le module selon l'invention exploite une propriété des modules d'éclairage elliptiques qui est de " mélanger " les images de la source lumineuse au second foyer du premier réflecteur, ce qui améliore 10 I'homogénéité du faisceau d'éclairage produit. Enfin, un tel module présente des performances optiques améliorées par rapport à un système utilisant une lentille; il y a en effet moins de pertes dues au coefficient de réflexion non unitaire de la surface réfléchissante du deuxième réflecteur que par réflexions vitreuses dans la lentille. Selon un premier mode de réalisation, ledit deuxième réflecteur comporte une surface sensiblement parabololdale de réflexion des rayons lumineux. Selon un deuxième mode de réalisation, ledit deuxième réflecteur est un réflecteur de type à surface complexe de réflexion des rayons lumineux. Avantageusement, ladite source lumineuse est une diode électroluminescente. Avantageusement, I'axe optique dudit premier réflecteur forme un angle a avec l'axe optique dudit deuxième réflecteur de sorte que ledit premier réflecteur n'intercepte pas de rayons lumineux réfléchis par ledit 25 deuxième réflecteur. Cet angle est choisi et optimisé en utilisant la propriété des diodes de n'émettre que dans un demi-espace de sorte que le premier réflecteur n'intercepte pas une partie du flux réfléchi par le deuxième réflecteur. Selon un mode de réalisation avantageux, ledit bord de coupure a un 30 profil sensiblement identique à la ligne focale dudit deuxième réflecteur dans un plan contenant l'axe optique dudit deuxième réflecteur et perpendiculaire au plan défini par l'axe optique dudit premier réflecteur et l'axe optique de ladite source lumineuse. Un tel profil permet d'améliorer la coupure en compensant les aberrations du deuxième réflecteur, notamment dans le cas d'une surface parabolo'dale, lorsqu'on s'éloigne de l'axe optique du deuxième réflecteur. Selon un autre mode de réalisation, ledit bord de coupure est droit. Dans ce cas, la coupure peut être améliorée en utilisant un deuxième réflecteur de type à surface complexe. Avantageusement, la surface sensiblement elliptique dudit premier 10 réflecteur est formée par un secteur angulaire de pièce sensiblement de révolution autour de l'axe optique dudit premier réflecteur et en ce que ce secteur angulaire s'étend verticalement au-dessus de la face réfléchissante dudit troisième réflecteur. Avantageusement, le module selon l'invention peut comporter 15 plusieurs sources lumineuses voisines qui sont globalement alignées suivant une direction sensiblement perpendiculaire à l'axe optique dudit premier réflecteur. Avantageusement, le module selon l'invention comporte des moyens pour déplacer ledit troisième réflecteur le long de l'axe optique dudit 20 deuxième réflecteur. Ainsi, on peut obtenir un module permettant de réaliser à la fois un faisceau d'éclairage du type à coupure, par exemple pour des feux de croisement, et un faisceau d'éclairage sans coupure, par exemple pour des feux de route. La présente invention a également pour objet un procédé de fabrication d'un module selon l'invention caractérisé en ce que lesdits premier, deuxième et troisième réflecteurs sont réalisés d'une seule pièce. La faible épaisseur du module permet d'injecter tous les réflecteurs en une seule fois dans un moule sans tiroir avec une pièce mince. Selon un premier mode de réalisation avantageux, ladite pièce est obtenue par moulage d'un matériau choisi parmi un matériau thermoplastique, un matériau thermodurcissable ou un métal injecté. Ainsi, le matériau utilisé peut être un matériau thermoplastique standard du type PPS (Polysulfure de phenylene), les parties réfléchissantes étant ensuite métallisées, par exemple par de l'aluminium Une telle fabrication présente l'avantage d'un faible cot Le matériau peut également 5 être un matériau thermodurcissable Cette solution nécessite la présence d'un radiateur pour évacuer la chaleur de la source lumineuse, notamment lorsqu'il s'agit d'une photodiode. Le matériau utilisé peut également être un métal injecté du type Aluminium Une telle solution permet de s'affranchir de l'utilisation d'un 10 radiateur, le métal de la pièce étant directement utilisé pour évacuer la chaleur. Selon un deuxième mode de réalisation, ladite pièce est obtenue par emboutissage. La présente invention a enfin pour objet un projecteur d'éclairage 15 pour réaliser un faisceau d'éclairage réglementaire de croisement, comportant une pluralité de modules d'éclairage selon l'invention, de structure sensiblement identique et agencés sensiblement parallèlement. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront dans la description suivante d'un mode de réalisation de 20 I'invention, donné à titre illustratif et nullement limitatif. Dans les figures suivantes: La figure I représente schématiquement une vue de coté d'un module d'éclairage selon l'invention illustrant le trajet des rayons lumineux, * La figure 2 représente le profil d'un bord de coupure d'un module d'éclairage selon l'invention, ò La figure 3 représente une vue en perspective d'un module d'éclairage selon l'invention, Dans toutes les figures, les éléments communs portent les mêmes 30 numéros de référence. La figure I représente schématiquement une vue de coté du module 1 d'éclairage pour projecteur de véhicule selon l'invention. Le module 1 comporte: un premier réflecteur 2, un deuxième réflecteur 3, un troisième réflecteur 4, une source lumineuse 5. Le premier réflecteur 2 est un réflecteur du type elliptique possédant: deuxfoyers F 1 et F 2, un axe optique A 1, une surface réfléchissante 6 sensiblement elliptique. La surface sensiblement elliptique 6 est réalisée sous la forme d'un secteur angulaire de pièce sensiblement de révolution et qui s'étend dans le 15 demi espace situé au-dessus d'un plan axial perpendiculaire au plan de la feuille et contenant l'axe optique A 1 En première approximation, la surface 6 est une demi ellipsode. On peut cependant noter que la surface 6 peut ne pas être parfaitement elliptique et avoir plusieurs profils spécifiques prévus pour 20 optimiser la répartition lumineuse dans le faisceau d'éclairage produit par le module 1 Ceci implique que le premier réflecteur 2 ne soit pas parfaitement de révolution. La source lumineuse 5 se trouve agencée sensiblement au premier foyer F 1 du premier réflecteur 2. Avantageusement, la source lumineuse 5 est une diode électroluminescente qui émet la majorité de son énergie lumineuse vers la face interne réfléchissante de la surface sensiblement elliptique 6. Le deuxième réflecteur 3 comporte: un foyer sensiblement confondu avec le second foyer F 2 du premier 30 réflecteur 2, un axe optique A 2, une surface réfléchissante 7. L'axe optique A 2 est sensiblement parallèle à l'axe longitudinal d'un véhicule non représenté et équipé du module d'éclairage 1. L'axe optique A 1 forme un angle ax avec l'axe optique A 2 L'angle a tel que représenté sur la figure 1 est égal à 90 mais nous verrons par la suite que cet angle peut prendre d'autres valeurs. Selon un premier mode de réalisation, la surface réfléchissante 7 est de forme sensiblement parabolodale, I'axe de la parabole étant l'axe optique A 2. Le troisième réflecteur 4, encore appelé plieuse, se situe entre le 10 premier réflecteur 2 et le deuxième réflecteur 3 et comporte au moins une face supérieure 8 réfléchissante et un bord d'extrémité avant 9, dit bord de coupure. Le bord de coupure 9 est agencé au voisinage du second foyer F 2 du premier réflecteur 2. Notons que le bord 9 tel que représenté sur cette figure est droit mais nous verrons par la suite que le profil de ce bord 9 peut être adapté pour compenser la courbure de champ de la surface sensiblement parabolodale 7. Le principe de fonctionnement du module d'éclairage 1 selon 20 I'invention est le suivant: Nous considérerons pour cela trois rayons lumineux R 1, R 2 et R 3 issus de la source lumineuse 5. Comme la source lumineuse 5 est agencée au premier foyer F 1 du premier réflecteur 2, la majeure partie des rayons émis par la source 5, après 25 s'être réfléchie sur la face interne 6, est renvoyée vers le second foyer F 2 ou au voisinage de celui-ci C'est le cas du rayon R 1 qui passe le long du bord de coupure 9 R 1 se réfléchit ensuite sur la surface 7 du deuxième réflecteur 3 selon une direction sensiblement parallèle à l'axe optique A 2 du deuxième réflecteur 3. Cependant, d'autres rayons peuvent, après s'être réfléchi sur la face interne 6, se réfléchir sur la surface 8 de la plieuse 4; c'est le cas de R 2 R 2 va ensuite se réfléchir à nouveau sur la surface 7 parabolo'dale et cette réflexion se fera vers la gauche dans le plan de la figure 1 Le rayon R 2 est donc émis sous la coupure dans le faisceau d'éclairage Sans la réflexion de R 2 sur la surface 8, le rayon R 2 aurait été inacceptable (car au-dessus de la coupure). D'autres rayons, du type de R 3, peuvent passer au-dessus du bord 9 Dans un tel cas, le rayon R 3 est également émis sous la coupure dans le faisceau d'éclairage. Un avantage du module d'éclairage 1 selon l'invention est qu'il n'occulte pas une partie importante des rayons lumineux émis par la source 10 5, comme c'est le cas dans un module d'éclairage classique comportant un cache. La surface réfléchissante 8 permet de " replier " les images de la source lumineuse 5 qui sont réfléchies par la surface elliptique 6 du premier réflecteur 2 au second foyer F 2. Le " pli " formé par ce " repliement " d'images contribue à former une coupure nette dans le faisceau d'éclairage réfléchi par le deuxième réflecteur 3. Notons que l'angle a est choisi et optimisé en utilisant la propriété des diodes de n'émettre que dans un demi-espace de sorte que le premier 20 réflecteur 2 n'intercepte pas une partie du flux réfléchi par le deuxième réflecteur 3 L'angle a choisi pour illustrer l'invention est égal à 90 mais cet angle peut également être supérieur à 90 afin d'obtenir un module plus compact tout en permettant au premier réflecteur 2 de ne pas intercepter une partie du flux réfléchi par le deuxième réflecteur 3. En outre, nous avons considéré que le bord 9 était droit; cette hypothèse revient à négliger la courbure de champ de la surface parabolo'dale 7. Afin de compenser précisément les importantes aberrations de la parabole lorsqu'on d'éloigne de l'axe optique A 2, on peut remplacer le bord 30 droit tel que décrit en figure I par un bord ayant une forme complexe. Ainsi, la figure 2 représente le profil 10 du bord de coupure 9 dans le plan contenant l'axe optique A 2 et perpendiculaire au plan de représentation de la figure 1. Ce profil 10 suit sensiblement la ligne focale du deuxième réflecteur; 5 cette ligne focale correspond à l'intersection du lieu des meilleurs foyers du deuxième réflecteur avec le plan contenant l'axe optique A 2 et perpendiculaire au plan de représentation de la figure 1 qui est le plan défini par l'axe optique A 1 du premier réflecteur 2 et l'axe optique de ladite source lumineuse 5. Une autre solution consiste à conserver un bord de coupure droit et à remplacer la surface sensiblement parabolodale du deuxième réflecteur par une surface du type complexe adaptée pour améliorer la coupure et maîtriser la répartition de la lumière suivant l'axe optique du deuxième réflecteur. La figure 3 représente une vue en perspective d'un module 1 15 d'éclairage selon l'invention. Ce module 1 est identique à celui représenté en figure 1 à la différence que l'angle a entre l'axe optique A 2 du deuxième réflecteur 3 et l'axe optique A 1 du premier réflecteur 2 est égal à environ 120 de façon à réaliser un module compact tout en évitant que le premier réflecteur 2 20 n'intercepte une partie du flux réfléchi par le deuxième réflecteur. Les trois réflecteurs 2, 3 et 4 ont été ici réalisés d'une seule pièce 1. La faible épaisseur e de la pièce 1 permet d'injecter par moulage tous les réflecteurs en une seule fois dans un moule sans tiroir avec une pièce mince Ce module 1 comporte en outre des nervures 11 Notons que la 25 surface réfléchissante du troisième réflecteur 4 comporte deux plans inclinés en V 8 A et 8 B de sorte que le bord de coupure 9 ait un profil suivant approximativement la ligne focale du deuxième réflecteur 3 Ce profil en V n'est qu'une approximation du lieu focal théorique mais d'autres profils courbes peuvent également être utilisés. Selon un premier mode de réalisation, le matériau utilisé peut être un matériau thermoplastique standard du type PPS (Polysulfure de phenylene) ou un matériau thermodurcissable, les parties réfléchissantes étant ensuite métallisées, par exemple par de l'aluminium Une telle fabrication présente l'avantage d'un faible cot Ce premier mode de réalisation nécessite cependant la présence d'un radiateur pour évacuer la chaleur de la source lumineuse, notamment lorsqu'il s'agit d'une photodiode. Selon un deuxième mode de réalisation, le matériau utilisé peut être un métal injecté du type Aluminium Une telle solution permet de s'affranchir de l'utilisation d'un radiateur, en utilisant les propriétés du métal pour évacuer la chaleur. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui 10 vient d'être décrit. Ainsi, le procédé de fabrication tel que décrit utilise un procédé de moulage mais on peut également utiliser un emboutissage. De même, le module selon l'invention a été décrit comme réalisé en une seule pièce mais on peut également fabriquer les différents réflecteurs 15 séparément. En outre, la source lumineuse décrite était une photodiode mais il peut également s'agir d'un autre type de source tel que l'extrémité libre d'un faisceau de fibre optique On peut également utiliser une lampe quelconque placée au premier foyer d'un collecteur de lumière de type ellipsoidal, la 20 sortie de la lumière se situant au niveau du second foyer du collecteur. REVENDICATIONS 1 Module ( 1) d'éclairage pour projecteur de véhicule réalisant un faisceau d'éclairage du type à coupure comportant: un premier réflecteur ( 2) comportant une surface ( 6) sensiblement elliptique de réflexion des rayons lumineux, au moins une source lumineuse ( 5) agencée au voisinage du premier foyer (F 1) dudit premier réflecteur ( 2), caractérisé en ce que ledit module ( 1) comporte: un deuxième réflecteur ( 3) produisant le faisceau à coupure de sortie 10 et dont le foyer est agencé au voisinage du second foyer (F 2) dudit premier réflecteur ( 2), un troisième réflecteur ( 4), dit plieuse, dont la face supérieure ( 8) est réfléchissante, ladite plieuse se situant entre ledit premier réflecteur ( 2) et ledit deuxième réflecteur ( 3) et comportant un bord ( 9), dit bord 15 de coupure, agencé au voisinage du second foyer (F 2) dudit premier réflecteur ( 2) de manière à former la coupure dans le faisceau d'éclairage. 2 Module ( 1) selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit deuxième réflecteur ( 3) comporte une surface sensiblement 20 paraboloidale ( 7) de réflexion des rayons lumineux. 3 Module ( 1) selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit deuxième réflecteur est un réflecteur de type à surface complexe de réflexion des rayons lumineux. 4 Module ( 1) selon l'une des revendications précédentes caractérisé en 25 ce que ladite source lumineuse ( 5) est une diode électroluminescente. Module ( 1) selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que l'axe optique (A 1) dudit premier réflecteur forme un angle (ca) avec l'axe optique (A 2) dudit deuxième réflecteur de sorte que ledit premier réflecteur ( 2) n'intercepte pas de rayons lumineux réfléchis par 30 ledit deuxième réflecteur ( 3). 6 Module ( 1) selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que ledit bord de coupure ( 9) a un profil ( 10) sensiblement identique à la ligne focale dudit deuxième réflecteur dans un plan contenant l'axe optique (A 2) dudit deuxième réflecteur ( 3) et perpendiculaire au plan 5 défini par l'axe optique (A 1) dudit premier réflecteur et l'axe optique de ladite source lumineuse ( 5). 7 Module ( 1) selon l'une des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que ledit bord de coupure ( 9) est droit. 8 Module ( 1) selon l'une des revendications précédentes caractérisé en 10 ce que la surface sensiblement elliptique ( 6) dudit premier réflecteur ( 2) est formée par un secteur angulaire de pièce sensiblement de révolution autour de l'axe optique dudit premier réflecteur et en ce que ce secteur angulaire s'étend verticalement au-dessus de la face réfléchissante ( 8) dudit troisième réflecteur ( 4). 9 Module ( 1) selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs sources lumineuses voisines qui sont globalement alignées suivant une direction sensiblement perpendiculaire à l'axe optique (A 1) dudit premier réflecteur ( 2). Module ( 1) selon l'une des revendications précédentes caractérisé en 20 ce qu'il comporte des moyens pour déplacer ledit troisième réflecteur ( 4) le long de l'axe optique (A 2) dudit deuxième réflecteur ( 3). 11 Procédé de fabrication d'un module selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que lesdits premier, deuxième et troisième réflecteurs sont réalisés d'une seule pièce. 12 Procédé selon la revendication précédente caractérisé en ce que ladite pièce est obtenue par moulage d'un matériau choisi parmi un matériau thermoplastique, un matériau thermodurcissable ou un métal injecté. 13 Procédé selon la revendication 11 caractérisé en ce que ladite pièce est obtenue par emboutissage. 14 Projecteur d'éclairage pour réaliser un faisceau d'éclairage réglementaire de croisement, comportant une pluralité de modules d'éclairage selon l'une des revendications 1 à 10, lesdits modules étant 2849158 13 de structure sensiblement identique et étant agencés sensiblement parallèlement.