Brevet FR2894904A1 — publié le 20070622

Dispositif d'eclairage ou de signalisation a guide optique pour vehicule automobile La presente invention a pour objet un dispositif d'eclairage ou de signalisation equipant un vehicule automobile, comportant au moins un guide optique apte a produire une diffusion de la lumiere sur au moins une partie de sa longueur. L'invention concerne aussi un vehicule comportant un tel dispositif d'eclairage ou de signalisation. Dans le domaine de I'eclairage et de la signalisation de vehicules automobiles, it est de plus en plus frequent d'utiliser des guides optiques. Un guide optique est, tits schematiquement, un element allonge de matiere transparente, generalement sous forme d'un cylindre. A proximite de rune des extremites du guide, appelee face d'entree du guide, est disposee une (ou plusieurs) sources lumineuse, par exemple une source lumineuse de petite taille du type diode electroluminescente : les rayons lumineux emis par cette source se propagent par reflexion totale dans la longueur du guide en direction de son extremite opposee, appelee face terminate du guide. Une partie des rayons lumineux se propageant dans le guide va en sortir par la face dite face avant (ou face de sortie) du guide grace a la presence d'elements reflechissants disposes sur la face dite face arriere (ou face reflechissante) du guide, opposee a la precedente. Ces elements reflechissants sont constitues par exemple de prismes. Le guide emet ainsi de la lumiere sur toute sa longueur. II presente I'avantage de pouvoir prendre des formes geometriques tits variees, titre rectiligne ou en arc de cercle, et amener une surface eclairante meme dans des zones peu accessibles du projecteur ou du feu du vehicule. II participe ainsi fortement au style du projecteur ou du feu. Les guides de lumiere sont notamment utilises dans des fonctions de signalisation, en tant que feu de position par exemple. Le but de !'invention est de mettre au point de nouveaux types de guide de lumiere ameliores, et presentant notamment plus de fonctionnalites. 2 L'invention a tout d'abord pour objet un dispositif d'eclairage et/ou de signalisation pour vehicule automobile comportant : - un guide de lumiere destine a titre alimente en lumiere par une face d'entree situee a Tune de ses extremites, afin de realiser une premiere 5 fonction photometrique, -une source lumineuse destinee a alimenter en lumiere (edit guide de lumiere par sa face d'entree afin de realiser ladite premiere fonction, -au moins un element dioptrique ou reflechissant dispose a proximite de la face d'entree du guide optique et apte a prelever une partie de la 10 lumiere emise par la source, afin de realiser une seconde fonction photometrique L'invention consiste ainsi a utiliser ('association connue source lumineuse/guide de lumiere permettant d'obtenir, par exemple, une fonction de type feu de position, et d'y ajouter un element optique, mais pas de 15 source lumineuse supplementaire, pour obtenir une autre fonction, de type feu de position Iaterale ( side marker>) en anglais) >> par exemple. Obtenir deux fonctions avec une source lumineuse permet d'avoir un systeme optique tits compact, ce qui est toujours un point tres avantageux dans le domaine automobile. Par ailleurs, utiliser une meme source lumineuse, ou un 20 meme groupement de sources lumineuses pour assurer deux fonctions est avantageux pour des raisons de baisse de consommation electriquen En outre, prelever ainsi de la lumiere peut se faire sans aucune deterioration de I'obtention de la fonction classique >> obtenue par le guide de lumiere. En effet, on a souvent recours a des diodes electroluminescentes pour 25 alimenter en lumiere des guides de lumiere, mais les diodes emettent clans un demi-plan, alors que I'on veut injecter de la lumiere dans un guide dont la face d'entree fait quelques millimetres caries. On s'est donc efforce de collimater, de canaliser au mieux la lumiere emise par la diode vers la face d'entree du guide, en adaptant la forme de la face d'entree du guide pour 30 mieux entourer la surface emissive de la diode par exemple. II reste cependant toujours un peu de la lumiere emise par la diode qui se trouve 3 perdue, non utilisee par le guide. L'idee de ('invention est alors, non pas d'ameliorer encore la conception de la face d'entree du guide, mais au contraire de tirer partie de cet etat de fait pour exploiter cette portion de lumiere perdue, et realiser ainsi une seconde fonction optique, a ('aide d'un element dioptrique qui peut titre simplement une lentille, ou d'un element reflechissant, comme un miroir. On peut ainsi obtenir deux fonctions photometriques, donc deux faisceaux lumineux avec des caracteristiques differentes (direction privilegiee, grille de repartition ....), avec une remarquable economie de moyens. A noter que la source lumineuse de type diode est avantageusement placee a proximite immediate de la face d'entree du guide : elle emet directement de la lumiere vers la face d'entree. Mais, alternativement, elle peut aussi titre disposee plus loin, la lumiere emise par la source pouvant titre acheminee/guidee jusqu'a la face d'entree du guide par des moyens optiques du type fibre optique par exemple. Differents modes de realisation de ('invention sont possibles, dont ceux decrits ci-apres. Ces modes de realisation sont alternatifs ou cumulatifs. Selon un premier mode de realisation, ('element dioptrique intercepte directement une partie de la lumiere emise par la source lumineuse. Dans ce cas de figure, it s'agit soit de recuperer de la lumiere qui, sinon, n'aurait jamais atteint la face d'entree du guide, soit de prelever une fraction de la lumiere qui sinon aurait atteint la face d'entree de la lumiere, de facon a ce que ce prelevement n'affecte pas la fonction lumineuse assuree par le guide. Selon un second mode de realisation, ('element dioptrique intercepte une partie de lumiere emise par la source puis reflechie par la face d'entree vers I'exterieur du guide. En effet, quand des rayons lumineux atteignent la face d'entree du guide, la plus grande partie de ceux-ci entrent dans le guide et s'y propagent, mais une autre partie est reflechie vers I'exterieur du guide suivant les lois de Fresnel. A titre d'exemple, pour des guides faits en des materiaux transparents d'indice de refraction d'environ 1,5 la partie des rayons reflechie vers I'exterieur est d'environ 4% lorsque les rayons lumineux 4 arrivent perpendiculairement a la face d'entree. Cette proportion augmente avec I'inclinaison du rayon par rapport a la face d'entree. On cherche habituellement a configurer la face d'entree pour minimiser cette reflexion, mais ici, dans le cadre de ('invention, on va plutOt chercher a la controler precisement voire a ('amplifier. Ainsi, la face d'entree du guide peut titre choisie sous forme d'une surface au moins en partie courbe, de preference convexe/bombee, ou au moins en partie inclinee par rapport a I'axe longitudinal du guide. Selon un troisieme mode de realisation, une partie de la lumiere emise par la source est reflechie par un element prismatique integre au guide de lumiere a proximite de sa face d'entree, puis ressort du guide et traverse ('element dioptrique. L'element dioptrique peut titre integre ou non au guide de lumiere. Les rayons recuperes par ('element dioptrique sont alors issus, dans ce cas de figure, de multiples reflexions. Avantageusement, ('element dioptrique peut titre integre au guide. Cette configuration permet de mouler en une seule piece les deux composants, et d'assurer un parfait positionnement relatif. II peut aussi titre integre dans un ecran intermediaire, ou titre integre a Ia glace de fermeture d'un projecteur ou d'un feu. Pour faire la seconde fonction photometrique avec la meme source lumineuse, on peut en fait distinguer deux choses : it faut d'abord prelever la quantite de lumiere suffisante, et lui donner la direction et la repartition voulues. Selon les modes de realisation, qui seront l'objet d'exemples detailles ci-apres, la lumiere est recuperee par ('element dioptrique avec deja, par exemple, la direction privilegiee voulue, I'element dioptrique n'ayant alors que le role de concentrer/rassembler les rayons. Mais la lumiere interceptee par I'element dioptrique peut aussi ne pas avoir, quand elle atteint cet element, la direction voulue : it est alors necessaire que ('element dioptrique soit egalement apte a devier au moins une partie des rayons Iumineux les traversant. L'element dioptrique peut titre une lentille avec une face de sortie munie de prismes, progressifs ou non. Ces prismes peuvent eux memes porter des elements optiques, comme des stries ou des tores. Sa face d'entree peut aussi titre munie d'anneaux de Fresnel. 5 Avantageusement, la premiere fonction visee, celle obtenue avec le guide de lumiere, est une fonction de signalisation du type feu de position, lanterne, et la seconde fonction visee, celle obtenue a I'aide de ('element dioptrique, est une fonction de signalisation de type feu de position laterale { side marker en anglais). L'invention concerne egalement le vehicule automobile muni de projecteurs ou de feux comprenant le dispositif decrit plus haut. L'invention sera decrite en details a I'aide d'exemples de realisation non limitatifs, illustres par les figures suivantes : Les figures 1 et 2 representent des sections de guides optiques selon 15 fart anterieur destines a titre incorpores dans des feux de vehicule automobile. Les figures 3a,3b,3c representent trois variantes de sections de guide optique selon un premier mode de realisation de ('invention, Les figures 4a,4b,4c representent trois configurations relatives guide 20 optique/element dioptrique selon ('invention, Les figures 5a, 5b representent deux formes d'element dioptrique selon ('invention. La figure 6 represente une configuration ou guide optique et lentille dioptrique sont solidarises. 25 La figure 7 represente une configuration ou la lentille dioptrique fait partie de la glace de fermeture d'un feu. La figure 8 represente une vue en trois dimensions du guide, de la source lumineuse et de la lentille selon une variante de !'invention, Les figures 9a, 9b correspondent a une autre variante de I'invention, 30 avec integration d'un prisme a ('entree du guide de lumiere, 6 La figure 10 correspond a une vue en trois dimensions de la variante selon les figures 9a,9b. Toutes ces figures sont tits schsmatiques et ne respectent pas necessairement I'echelle pour en faciliter la lecture. II est bien entendu que, dans toutes les figures suivantes, le guide de lumiere est represents indifferemment sous une forme courbe ou sous forme rectiligne, et que I'invention s'applique a toutes formes de guide. La figure 1 represente une section de guide de lumiere G de fart anterieur destine a faire une fonction de feu de lanterne dans un feu de vehicule. Le guide est aliments par une diode slectroluminescente S disposee a proximite de rune de ses extremites, cote interieur du vehicule. La direction x representee correspond a la direction privilegiee de la lumiere emise par le guide pour assurer la fonction lanterne. La direction y represente par contre la direction privilegiee recherchse pour la fonction Les figures 3a,3b,3c correspondent a une premiere variante de realisation de I'invention : le guide de lumiere est destine a remplir la fonction feu de position, et on recupere de la lumiere emise par la source apres reflexion sur la face d'entree du guide G pour faire une fonction feu de position later-ale ( > en anglais) . Dans cette variante, le guide optique G a une section circulaire ; it est bien entendu qu'il peut aussi, dans d'autres modes de realisation, avoir une section elliptique, ovate, voire carree etc. Dans cette variante, le guide optique G est a base de polymere 5 transparent en polycarbonate (ou polymetacrylate de methyle PMMA), de preference de qualite cristal. Ce guide optique presente une face dite d'entree FE a Tune de ses extremites, au regard de laquelle est disposee une diode electroluminescente S, et une face terminale FT, qui constitue I'extremite 10 opposee a la precedente, et qui est depourvue de source lumineuse. Optionnellement, it est possible de prevoir une seconde source lumineuse a chacune des extremites du guide. Le guide comporte par ailleurs deux faces principates orientees selon sa Iongueur: - une premiere face FS constituant une face de sortie des rayons 15 lumineux propages dans le guide optique G ; cette face de sortie FS peut titre lisse et continue, ou bien comporter des stries. une deuxieme face FR, opposee a la premiere face FS, constituant une face de refiexion du guide optique G, qui est donc munie d'elements reflechissants, notamment des prismes. Pour plus de details sur la geometrie 20 des faces de reflexion et de sortie d'un tel guide, on peut se reporter aux brevets francais FR 04 06 375 et FR04 06 376. La figure 3a montre 1e cheminement d'un rayon lumineux atteignant la face d'entree FE du guide G : it se decompose en une partie absorbee A a la surface du guide, une partie T qui est transmise dans le guide et qui va s'y 25 propager, une partie R qui va titre reflechie. C'est cette partie de lumiere reflechie qui va permettre d'obtenir le flux de lumiere suffisant pour obtenir la fonction feu de position laterale (((side marker en anglais). On peut alors amplifier le pourcentage de lumiere reflechie par la face d'entree FE etlou modifier son orientation privilegiee en modifiant sa geometrie : 30 - a la figure 3a, la face d'entree est droite, elle est perpendiculaire a ('axe longitudinal du guide G, c'est la configuration la plus simple, - a la figure 3b, la face d'entree FE a ete modifiee, elle est plane mais inclinee par rapport a ('axe longitudinal du guide : Ia fleche en traits pleins indique ('orientation generale de la lumiere reflechie par la face d'entree du 35 guide, a comparer a la fleche en traits pointilles correspondant a I'orientation obtenue avec la configuration selon la figure 3a, - a Ia figure 3c, la face d'entree FE a ete modifiee, de fawn a etre convexe, bombee. On voit, avec les mrmes conventions, qu'a la figure precedente, que cette forme particuliere permet de modifier ('orientation de la lumiere reflechie. On peut accentuer/adapter le degre de bombage de cette face, le moduler de fawn appropriee pour ajuster au mieux cette orientation en fonction des besoins. On volt aussi que ('amplitude angulaire de la lumiere renvoyee avec une face d'entree plane (alpha 1) est plus petite que celle obtenue avec une face bombee (alpha 2). Des figures 3a,3b et3c, on a pu voir comment on recuperait de la lumiere pour faire la fonction feu de position later-ale ( On note que les rayons sortant de la lentille ont substantiellement la meme orientation generale et la meme distribution dans le cas de la figure 4a et dans le cas de la figure 4b, alors que ('orientation et la distribution des rayons parvenant a la lentille sont differentes dans les deux cas de figures : cela a ete rendu possible en ajoutant des prismes sur la face de sortie de la lentille dans le cas de la figure 4b. Dans le cas de la figure 4c, une partie de la photometrie de la fonction feu de position Iaterale ( REVENDICATIONS 1- Dispositif d'eclairage et/ou de signalisation pour vehicule automobile comportant : - un guide de Iumiere (G) destine a etre alimente en Iumiere par une face d'entree (FE) situee a Tune de ses extremites, afin de realiser une premiere fonction photometrique, - une source lumineuse (S) destinee a alimenter en Iumiere !edit guide de Iumiere (G) par sa face d'entree (FE) afin de realiser ladite premiere fonction, - au moins un element dioptrique ou reflechissant (L) dispose a proximite de la face d'entree (FE) du guide optique et apte a prelever une partie de la Iumiere emise par la source (S), afin de realiser une seconde fonction 15 photometrique. 2- Dispositif selon la revendication precedente, caracterise en ce que ['element dioptrique ou reflechissant (L) intercepte directement une partie de Ia Iumiere emise par la source lumineuse. 3- Dispositif selon rune des revendications precedentes, caracterise en ce que I'element dioptrique ou reflechissant (L) intercepte une partie de Iumiere emise par la source (S) puis reflechie par Ia face d'entree (FE) vers I'exterieur du guide (G). 25 4- Dispositif selon rune des revendications precedentes, caracterise en ce qu'une partie de la Iumiere emise par la source (S) est reflechie par un element prismatique integre au guide de Iumiere (G) a proximite de sa face d'entree (FE), puis ressort du guide en traversant ['element dioptrique (L), 30 ['element dioptrique etant integre ou non au guide optique. 5- Dispositif selon ['une des revendications precedentes, caracterise en ce que ['element dioptrique ou reflechissant (L) est integre au guide de Iumiere. 35 6- Dispositif selon ['une des revendications precedentes, caracterise en ce 20que ('element dioptrique ou reflechissant (L) est integre a un ecran intermediaire ou a la glace exterieure du dispositif. 7- Dispositif selon rune des revendications precedentes, caracterise en ce 5 que la face d'entree (FE) du guide (G) est une surface au moins en partie courbe, notamment convexe, ou au moins en partie inclinee. 8- Dispositif selon rune des revendications precedentes, caracterise en ce que ('element dioptrique (L) est apte a devier au moins une partie des 10 rayons lumineux le traversant. 9 - Dispositif selon rune des revendications precedentes, caracterise en ce que I'element dioptrique (L) est une lentille avec une face de sortie munie de prismes, progressifs ou non progressifs, portant eventuellement eux-memes 15 d' elements optiques comme des stries ou des tores. 10- Dispositif selon rune des revendications precedentes, caracterise en ce que ('element dioptrique (L) est une lentille avec une face d'entree munie d'anneaux de Fresnel. 11 - Dispositif selon rune des revendications precedentes, caracterise en ce que la premiere fonction photometrique est une fonction de feu de position, de lanterne. 25 12 - Dispositif selon rune des revendications precedentes, caracterise en ce que la seconde fonction photometrique est une fonction de type feu de position laterale. 13 - Dispositif selon rune des revendications precedentes, caracterise en ce 30 que la source lumineuse (S) est une diode electroluminescente ou un groupement de diodes electroluminescentes. 20