Brevet FR2897142A1 — publié le 20070810

MODULE DE PROJECTEUR LUMINEUX A COUPURE POUR VEHICULE AUTOMOBILE. L'invention est relative à un module optique de projecteur lumineux pour véhicule automobile, pour donner un faisceau à coupure, notamment un faisceau code, admettant un axe optique, projecteur du genre de ceux qui comprennent au moins un réflecteur et une source lumineuse, par exemple -un réflecteur de type ellipsoïdal situé majoritairement au-dessus du plan horizontal passant par l'axe optique, ayant un premier foyer situé sur l'axe optique vers le fond du projecteur et un deuxième foyer situé plus en avant sur io l'axe optique ; - une plieuse dont le bord avant passe par le second foyer du réflecteur, ou à son voisinage ; - une source lumineuse située au premier foyer du réflecteur, ou au voisinage de ce foyer, cette source lumineuse émettant de la lumière vers le 15 haut et vers le bas ; -une lentille convergente située en avant de la plieuse et admettant un foyer confondu avec le deuxième foyer du réflecteur, ou voisin de ce deuxième foyer. L'invention concerne plus particulièrement, mais non exclusivement, 20 un module de projecteur dans lequel la source lumineuse est constituée par une lampe à décharge, appelée aussi lampe xénon. La lumière émise vers le bas n'est généralement pas utilisée dans les modules actuels car pouvant engendrer des rayons émergents montants, cause d'éblouissement pour des conducteurs venant en sens contraire. 25 II en résulte que les possibilités offertes par les sources lumineuses émettant vers le haut et vers le bas ne sont pas exploitées au mieux. Un module de projecteur à coupure, équipé d'une telle source lumineuse émettant vers le haut et vers le bas, avec les solutions actuelles utilisant une plieuse et un cache n'offre donc pas des performances optimales. 30 L'invention a pour but, surtout, de fournir un module de projecteur lumineux du genre défini précédemment dont l'efficacité soit améliorée afin d'obtenir un flux lumineux plus important que ceux fournis par les solutions actuelles avec lampe halogène ou similaire. Le module optique de projecteur lumineux pour véhicule automobile 35 selon l'invention, pour donner un faisceau à coupure, notamment un faisceau code et admettant un axe optique, comprend au moins un réflecteur et une 2 source lumineuse, notamment soit un réflecteur de type ellipsoïdal associé à une source lumineuse, un cache, éventuellement une plieuse, et une lentille, soit un réflecteur à surface complexe associé à une source lumineuse. Le module comprend en outre : - un deuxième réflecteur situé au-dessous du plan horizontal passant par l'axe optique, ce deuxième réflecteur étant de révolution autour de l'axe optique et admettant une courbe méridienne composée : - d'un arc d'ellipse dont le premier foyer est confondu avec le premier foyer du réflecteur ellipsoïdal, l'axe géométrique de cet arc d'ellipse io étant incliné sur l'axe optique pour s'en écarter d'arrière en avant, le deuxième foyer de cet arc d'ellipse étant de préférence situé en avant du premier foyer dudit arc, mais en arrière de la lentille convergente, - et un segment de droite sensiblement parallèle à l'axe optique situé en avant de l'extrémité de l'arc d'ellipse, l'extrémité avant de ce 15 segment de droite étant confondue avec le deuxième foyer dudit arc d'ellipse, ou voisine de ce foyer, - et une lentille annulaire en forme de secteur de révolution autour de l'axe optique, entourant au moins une zone de la partie inférieure de la lentille convergente. 20 La section de cette lentille annulaire par un plan passe de préférence par l'axe optique donnant deux courbes correspondant respectivement à la face d'entrée et à la face de sortie de la lentille, courbes correspondant elles-mêmes à la coupe d'une lentille convergente par un plan passant par son axe optique. 25 Le module conforme à l'invention permet de récupérer une partie de la lumière émise vers le bas par la source lumineuse pour contribuer à la formation du faisceau à coupure, en évitant les risques d'éblouissement. De préférence, la source lumineuse est une lampe à décharge ou à xénon. Avec une lampe à décharge donnant un flux de 3 000 lumens environ, le 30 module de projecteur selon l'invention permet de produire un faisceau lumineux à coupure d'environ 1 500 lumens. Généralement la source lumineuse admet un axe qui est confondu avec l'axe optique du module. La lentille annulaire présente une face plane tournée vers l'extérieur 35 et une face convexe tournée vers le réflecteur. La face extérieure de la lentille annulaire peut comporter des stries verticales permettant d'étaler le faisceau lumineux. La lentille annulaire peut être réalisée en matière plastique, 3 avantageusement surmoulée sur la lentille principale généralement en verre. L'ensemble de la lentille principale et de la lentille annulaire forme alors une seule pièce. L'invention consiste, mises à part les dispositions exposées ci- dessus, en un certain nombre d'autres dispositions dont il sera plus explicitement question ci-après à propos d'un exemple de réalisation décrit avec référence aux dessins annexés, mais qui n'est nullement limitatif. Sur ces dessins : Fig. 1 est une coupe schématique, par un plan vertical passant par to l'axe optique, d'un module de projecteur selon l'invention. Fig. 2 est une vue de face, avec partie arrachée, du module de projecteur de Fig. 1. Fig.3 est une section de la lentille annulaire suivant la ligne III-III de Fig.1. 15 Fig. 4 est un réseau de courbes isolux obtenu avec la seule partie basse du module, en l'absence de stries Fig. 5 est un réseau de courbes isolux obtenu avec la seule partie supérieure du module, et Fig. 6 est un réseau de courbes isolux obtenu avec la seule partie 20 basse du module avec les stries. Fig. 7 est une variante de la figure 2 En se reportant à Fig. 1 et 2, on peut voir un module M de projecteur lumineux pour véhicule automobile prévu pour donner un faisceau à coupure de type code, ce module admettant un axe optique X-X. 25 Dans tout le texte de la description et des revendications les termes avant et arrière sont à considérer suivant le sens de propagation de la lumière à partir du projecteur. Le module M comprend un réflecteur de type ellipsoïdal 1 situé au-dessus du plan horizontal passant par l'axe optique X-X. On comprend sous 30 l'appellation de type ellipsoïdal dans tout l'ensemble du texte comme la désignation d'un réflecteur de type elliptique dans son acceptation connue dans le domaine des projecteurs automobiles. Ce réflecteur 1 présente un premier foyer Al situé sur l'axe optique vers le fond du projecteur, et un deuxième foyer A2 situé plus en avant sur l'axe optique. 35 Le réflecteur comporte une plieuse 2, c'est-à-dire une plaquette ou une bande dont la surface supérieure est réfléchissante. Comme visible sur Fig. 2 une partie 2a de la plieuse située à droite de l'axe optique est située dans le plan horizontal passant par cet axe optique, tandis que la partie 2b située à 4 gauche de l'axe optique est inclinée vers le bas suivant un angle de 15 . Cette partie 2b correspond à la partie montante de la coupure du faisceau code. Le bord avant de la plieuse 2 est situé dans un plan orthogonal à l'axe optique X-X et passe par le second foyer A2 du réflecteur, ou à son voisinage. La plieuse 2 s'étend vers l'arrière en direction du réflecteur 1 sur une distance réduite, inférieure à 10 mm, notamment d'environ Imm. Une source lumineuse S émettant de la lumière vers le haut et vers le bas est située au premier foyer Al du réflecteur 1. De préférence, le point d'émission maximal de la source S est situé au foyer Al. La source S est io avantageusement constituée par une lampe à décharge dont l'axe est confondu avec l'axe optique X-X. Le cas échéant, l'axe de la source lumineuse S pourrait être orienté transversalement par rapport à l'axe optique X-X. Une lampe xénon émet environ deux tiers de la lumière vers le haut et un tiers vers le bas. En variante, la source S peut être constituée par une 15 lampe halogène, qui émet également de la lumière vers le haut et vers le bas. Un cache 3 s'étend vers le bas à partir du bord avant de la plieuse dans un plan vertical, orthogonal à l'axe optique X-X, sur une distance suffisante pour éviter que de la lumière provenant de la source S ne tombe directement sur une lentille convergente 4 située en avant de la plieuse. 20 La lentille convergente 4 admet un foyer B confondu avec le deuxième foyer A2 du réflecteur 1. Le foyer B est situé sur le bord avant de la plieuse 2. La lentille 4 a généralement un contour circulaire centré sur l'axe optique X-X, le plan moyen de cette lentille étant orthogonal à cet axe. Le module M comprend un deuxième réflecteur 5, situé au-dessous 25 du plan horizontal passant par l'axe optique X-X. Ce deuxième réflecteur 5 est de révolution autour de l'axe optique X-X. La courbe méridienne 6 du deuxième réflecteur 5 comprend un arc d'ellipse 7 dont un premier foyer est confondu avec le premier foyer Al du réflecteur de type ellipsoïdal 1 ; l'axe géométrique 8 de l'arc d'ellipse 7 est incliné sur l'axe optique X-X pour s'en écarter d'arrière en 30 avant. Le deuxième foyer C2 de l'arc d'ellipse 7 est situé en avant du premier foyer Cl mais en arrière de la lentille convergente 4. Ce deuxième foyer C2 est écarté radialement de l'axe X-X d'une distance supérieure au rayon du contour circulaire de la lentille 4. La méridienne 6 comprend en outre un segment de droite 9 parallèle 35 à l'axe optique X-X partant de l'extrémité de l'arc 7 et s'étendant vers l'avant. L'extrémité avant du segment 9 est confondue avec le deuxième foyer C2 de l'arc d'ellipse 7. Une lentille annulaire 10, en forme de secteur de révolution autour de l'axe optique X-X, entoure une zone de la partie inférieure de la lentille convergente 4 comme visible sur Fig. 2. La section 11 de la lentille annulaire 10 par un plan passant par l'axe optique correspond à deux courbes élémentaires, que l'on peut désigner sous le terme de ménisque par soucis de concision et 5 dont le foyer serait situé à l'extrémité avant du segment de droite 9, et confondu avec le deuxième foyer C2 de l'arc d'ellipse 7. La lentille 10 présente une face plane tournée vers l'avant et une face convexe tournée vers l'arrière. Le segment de droite 9, lors de sa révolution autour de l'axe optique io X-X engendre une portion de surface cylindrique dont la partie concave tournée vers l'axe optique est réfléchissante, de même que la partie concave de l'axe d'ellipse 7. La lentille annulaire 10 forme un secteur de couronne qui entoure la partie inférieure de la lentille 4 depuis le plan horizontal passant par l'axe 15 optique, sur la gauche de la lentille 4 en regardant Fig.2, jusqu'à un plan 11 passant par l'axe optique et incliné de 15 au-dessous de l'horizontale. La lentille principale 4 est généralement réalisée en verre. La lentille annulaire 10 peut être réalisée en matière plastique et être surmoulée sur le verre. L'ensemble de la lentille 4 et de la lentille annulaire 10 peut former une 20 seule pièce. En variante, la lentille annulaire 10 peut être réalisée en matière thermoplastique avec des pattes de fixation surmoulées sur les bords de la lentille principale 4. Comme matière plastique possible pour la lentille annulaire 10, on peut citer le polysulfone (PPS) ou le polycarbonate. Le réflecteur ellipsoïdal supérieur 1, ainsi que la plieuse 2, sont de 25 préférence réalisés en métal pour une bonne tenue en température. Le réflecteur inférieur 5 peut être réalisé en métal ou en matière plastique. Les pièces métalliques peuvent être réalisées en tôle emboutie, pliée ou cintrée, ou en aluminium injecté. En particulier l'ensemble du réflecteur de type ellipsoïdal 1 et du réflecteur inférieur 5 peut être réalisé en métal injecté. 30 On prévoit avantageusement des stries verticales 12 séparant des surfaces cylindriques 13, à génératrices verticales, convexes vers l'extérieur. Les stries verticales 12 et les surfaces 13 contribuent à étaler le faisceau issu de la partie annulaire 10. Le pas des stries 12 peut être de l'ordre de 10 mm. Les éléments cylindriques 13 peuvent être déposés sur la face plane de sortie 35 de l'anneau 10. Il faut comprendre le terme déposées comme résultant d'une projection géométrique. Les formes résultantes sont en fait obtenues par moulage de la face extérieure sous forme d'une pièce unique. 6 L'extrémité intérieure 7a de l'arc d'ellipse 7 aurait pu poser un problème de démoulage du réflecteur intérieur 5. Toutefois, en raison de la présence d'un trou 14 nécessaire pour le montage du support de la source lumineuse S, ce problème disparaît. Vu de face (Fig.2) le réflecteur inférieur 5 est plus large que la lentille 4. On peut éventuellement compléter le haut H de la couronne 10 avec une fonction supplémentaire, par exemple lampe de ville. Lorsque le réflecteur ellipsoïdal 1 et le réflecteur inférieur 5 sont réalisés en deux pièces distinctes, on peut prévoir un montage mécanique de la Io lampe L et de la plieuse 2 par serrage entre les bords des deux pièces. Le fonctionnement du module de projecteur est le suivant. Un rayon lumineux i1 issu d'un point de la source lumineuse S confondu avec le foyer Al, et dirigé vers le haut, tombe en un point 15 de la surface de réflecteur 1, et est réfléchi suivant un rayon ji qui passe par le 15 deuxième foyer A2 du réflecteur 1, sur le bord de la plieuse 2. Ce rayon jl est réfracté par la lentille 4 et sort parallèlement à l'axe optique X-X suivant un rayon ri. Un rayon i2 provenant d'un point de la source S situé en avant du foyer Al et dirigé vers le haut, tombant au point 15, est réfléchi suivant le rayon 20 j2 et tombe sur la plieuse 2 en arrière du bord avant et du foyer A2. Ce rayon j2 est réfléchi par la plieuse selon k2 dirigé vers le haut qui donne, à la sortie de la lentille 4, un rayon r2 dirigé vers le bas. Un rayon i3 issu d'un point de la source S situé en arrière du foyer Al et dirigé vers le haut, tombant au point 15, est réfléchi suivant le rayon j3 25 dirigé vers le bas, qui passe devant la plieuse 2 et sort de la lentille 4 suivant un rayon r3 dirigé vers le bas. Il apparaît ainsi que la lumière émise vers le haut par la source S donne un faisceau dont les rayons sont situés au-dessous d'une ligne de coupure formée par l'image du bord de la plieuse 2 donnée par la lentille 4. 30 On considère maintenant la lumière émise par la source S vers le bas. Un rayon lumineux i4 issu du foyer Al et dirigé vers le bas tombe en un point 16 du deuxième réflecteur 5 et est réfléchi suivant un rayon j4 qui passe par le deuxième foyer C2 de l'arc d'ellipse 7. Le point C2 étant également 35 le foyer de la section de lentille 10, ce rayon j4 devient, à la sortie de la lentille 10, un rayon r4 parallèle à l'axe optique X-X. Un rayon i5 provenant d'un point de la source situé en avant du foyer Al et tombant au point 16, est réfléchi suivant le rayon j5 dirigé vers le bas, qui 7 passe devant le segment 9 et sort de la lentille 10 suivant le rayon r5 également dirigé vers le bas. Un rayon lumineux i6 émis par un point de la source situé en arrière du foyer Al et dirigé vers le bas, tombant au point 16, est réfléchi suivant un rayon j6 qui tombe sur la surface cylindrique réfléchissante engendrée par le segment 9, en arrière du foyer C2. Ce rayon j6 est réfléchi suivant un rayon k6 dirigé vers le haut. Le rayon k6 à la sortie de la lentille 10 donne un rayon r6 dirigé vers le basä Le faisceau lumineux global produit par le module M est renforcé par la lumière supplémentaire, dirigée vers le bas, de la source lumineuse S. Il en résulte un module de projecteur à lampe à décharge à coupure de haute efficacité. La coupure est réalisée en formant l'image d'un objet matériel constitué par le bord de la plieuse, insensible à la forme complexe et à l'aspect diffus d'un arc. On peut utiliser une lampe D2S. Le flux lumineux du faisceau peut atteindre 1 500 lumens, avec une lampe S de 3 000 lumens. Il est à noter que si le réflecteur ellipsoïdal 1 comportait une partie inférieure symétrique de la partie supérieure par rapport au plan horizontal passant par l'axe optique X-X, la lumière dirigée vers le bas ne pourrait être correctement utilisée car elle serait source de rayons montants à la sortie de la lentille 4 et cause d'éblouissement. On aurait pu envisager pour le réflecteur inférieur, un réflecteur elliptique admettant également comme foyers Cl et C2 mais de révolution autour de la droite 8, au lieu d'être de révolution autour de l'axe optique X-X selon l'invention. Une telle solution donnerait peu de lumière réellement renvoyée sur la route pour la partie basse du module, et présenterait une intégration difficile du module avec un style discutable. La solution de l'invention permet de disposer d'un réflecteur inférieur plus ouvert, permettant une meilleure récupération de la lumière en partie 30 basse. Fig. 4 des dessins illustre le réseau de courbes isolux du faisceau de la partie basse (faisceau à étaler horizontalement ou à 15 degrés avec des stries). Fig. 5 donne le réseau de courbes isolux du faisceau produit par la 35 partie haute du réflecteur (réflecteur utilisé correspondant à une conception antérieure non ajustée pour la plieuse). Fig. 6 donne le réseau d'isolux obtenu avec la partie basse du réflecteur selon l'invention, la face de sortie de la lentille annulaire ayant été 8 modifiée pour étaler le faisceau. Le système correspond exactement à celui donnant l'isolux de Fig. 4. Fig 7 est une variante de la figure 2 : en figure2, les stries étaient toutes orientées verticalement. Dans cette variante, on associe des stries verticales du côté du bord horizontal, et des stries obliques du côté du bord oblique. Ces stries obliques sont en fait sensiblement perpendiculaires au bord oblique faisant la coupure à 15 . Une autre variante non représentée consiste à n'utiliser que des stries obliques. REVENDICATIONS 1. Module optique de projecteur lumineux pour véhicule automobile, pour donner un faisceau à coupure, notamment un faisceau code, admettant un axe optique, comprenant au moins un premier réflecteur (1) et une source lumineuse, notamment soit un réflecteur de type ellipsoïdal (1) associé à une source lumineuse (S), un cache (3), éventuellement une plieuse (2), et une lentille (4), soit un réflecteur à surface complexe associé à une source lumineuse (S), io caractérisé en ce qu'il comprend : - un deuxième réflecteur (5) situé au-dessous du plan horizontal passant par l'axe optique, ce deuxième réflecteur étant de révolution autour de l'axe optique (X-X) et admettant une courbe méridienne (6) composée : - d'un arc d'ellipse (7) 15 - et un segment de droite (9) parallèle à l'axe optique situé en avant de l'extrémité de l'arc d'ellipse, l'extrémité avant de ce segment de droite étant confondue avec le deuxième foyer (C2) dudit arc d'ellipse, ou voisine de ce foyer, - et une lentille annulaire (10) en forme de secteur de révolution autour de l'axe 20 optique (X-X), entourant au moins une zone de la partie inférieure de la lentille convergente (4), la section (11) de cette lentille annulaire par un plan passant de préférence par l'axe optique donnant deux courbes correspondant respectivement à la face d'entrée et à la face de sortie de la lentille, courbes correspondant elles-mêmes à la coupe d'une lentille convergente par un plan 25 passant par son axe optique. 2. Module optique selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comprend - un réflecteur de type ellipsoïdal (1) situé majoritairement au-dessus du plan 30 horizontal passant par l'axe optique (X-X), ayant un premier foyer (Al) situé sur l'axe optique vers le fond du projecteur et un deuxième foyer (A2) situé plus en avant sur l'axe optique ; - une plieuse (2) dont le bord avant passe par le second foyer (A2) du réflecteur, ou à son voisinage ; 35 - une source lumineuse (S) située au premier foyer (Al) du réflecteur, ou au voisinage de ce foyer, cette source lumineuse émettant de la lumière vers le haut et vers le bas ; une lentille convergente (4) située en avant de la plieuse et admettant un foyerconfondu avec le deuxième foyer (A2) du réflecteur, ou voisin de ce deuxième foyer. 3. Module de projecteur lumineux selon l'une des revendications précédentes, 5 caractérisé en ce que la source lumineuse (S) est une lampe xénon. 4. Module de projecteur lumineux selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la source lumineuse (S) admet un axe qui est confondu avec l'axe optique (X-X) du module. 5. Module de projecteur lumineux selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la lentille annulaire (4) présente une face plane tournée vers l'extérieur et une face convexe tournée vers le réflecteur. 15 6. Module de projecteur lumineux selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la face extérieure de la lentille annulaire (10) comporte des stries verticales (12) et/ou obliques, notamment afin de permettre d'étaler le faisceau lumineux. 20 7. Module de projecteur lumineux selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la lentille annulaire (10) est réalisée en matière plastique. 8. Module de projecteur lumineux selon la revendication 7, caractérisé en ce que la lentille principale (4) est réalisée en verre et la lentille annulaire (4) est 25 surmoulée sur la lentille principale, l'ensemble de la lentille principale et de la lentille annulaire formant alors une seule pièce. 9. Module de projecteur lumineux selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que la lentille annulaire (10) est réalisée en polysulfone (PPS) ou en 3o polycarbonate. 10. Module de projecteur lumineux selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'ensemble du premier réflecteur (1) et du deuxième réflecteur (5) est réalisé en métal injecté. lo