Brevet FR2904092A1 — publié le 20080125

Dispositif d'éclairage muni d'une nappe de guidage comportant une tranche de renvoi en arc de cercle L'invention concerne un dispositif d'éclairage ou de signalisation pour véhicule automobile qui comporte une nappe de guidage de la 5 lumière. L'invention concerne plus particulièrement un dispositif d'éclairage ou de signalisation pour véhicule automobile qui est susceptible d'émettre un faisceau lumineux selon un axe optique d'orientation globalement longitudinale, et qui comporte : io - au moins une nappe globalement transversale de guidage de la lumière qui est délimitée dans le sens de l'épaisseur par deux faces parallèles de guidage de rayons lumineux, et qui est délimitée transversalement au moins par une première tranche d'entrée de rayons lumineux, et au moins par une deuxième tranche de renvoi des rayons 15 lumineux en direction de l'axe optique, et ; - au moins une source lumineuse ponctuelle qui est agencée à proximité de la tranche d'entrée de la nappe de guidage de manière à émettre des rayons lumineux selon au moins un secteur angulaire autour d'un axe de peopagation normal à la nappe, les rayons lumineux se 20 propageant par réflexions successives entre les faces de guidage en direction de la tranche de renvoi selon des plans méridiens de propagation qui rayonnent depuis l'axe de source. II est courant de rassembler dans un seul boîtier plusieurs fonctions d'éclairage et/ou de signalisation, de manière à simplifier le 25 câblage électrique de ces différentes fonctions dans un véhicule automobile. De plus, la forme des feux d'éclairage et/ou de signalisation joue un rôle prépondérant dans la recherche d'un style et d'une esthétique originale qui permettra au véhicule automobile d'être reconnu de loin. 30 Pour résoudre ces problèmes, il est connu d'équiper le véhicule avec des guides de lumière. Un guide de lumière est un cylindre de matériau transparent qui forme une sorte de "tuyau" dans lequel les rayons lumineux entrent par une première extrémité d'entrée. Les rayons 2 2904092 lumineux sont ensuite guidés le long du guide de lumière par réflexions totales successives sur sa face externe cylindrique. Une portion arrière de la face cylindrique du guide de lumière comporte des irrégularités, telles que des stries de diffusion, qui permettent de diffuser une partie des rayons lumineux vers l'avant de manière qu'une partie des rayons lumineux diffusés sortent du guide de lumière en traversant la portion opposée de la face cylindrique afin de former un faisceau lumineux linéaire. Le guide de lumière peut par exemple être conformé en un io anneau qui entoure le périmètre avant d'un projecteur de feu de croisement de manière à émettre un faisceau annulaire de lumière autour du projecteur. La portion d'extrémité d'entrée du guide de lumière est alors coudée de manière que l'extrémité d'entrée des rayons lumineux soit agencée à l'extérieur de l'anneau formé par le guide de 15 lumière. Cependant une telle solution ne permet pas d'obtenir un faisceau lumineux de forte intensité. En effet, les rayons lumineux émis par la source lumineuse sont guidés de manière aléatoire et non ordonnée à l'intérieur du guide de lumière. 20 De plus seule une partie des rayons lumineux est diffusée vers l'extérieur par les irrégularités. En conséquence, le faisceau lumineux obtenu par un tel dispositif est très peu intense même si la source lumineuse agencée à l'extrémité d'entrée du guide de lumière est très puissante. 25 Or, certaines fonctions d'éclairage et de signalisation requièrent un faisceau lumineux très intense pour être conformes aux réglementations en vigueur. Le guide de lumière n'est donc pas adapté pour réaliser de telles fonctions. En outre, l'aspect du faisceau annulaire obtenu est fortement 30 inhomogène notamment pour les deux raisons suivantes. D'une part le matériau constituant le dispositif d'éclairage ou de signalisation provoque une certaine absorption des rayons lumineux qui le traversent, qui se traduit par des pertes d'autant plus importantes due l'on s'éloigne de la source lumineuse. Il en résulte que la luminosité au 3 2904092 voisinage de la source lumineuse est plus importante qu'à distance de cette source, et donc un défaut d'homogénéité. D'autre part une partie des rayons lumineux introduits dans le guide de lumière par la portion coudée d'entrée atteint directement la 5 face opposée du guide de lumière provoquant ainsi l'apparition d'un point très lumineux par rapport au reste du faisceau annulaire. Pour résoudre ces problèmes, l'invention propose un dispositif d'éclairage et/ou de signalisation du type décrit précédemment, caractérisé en ce que le contour de la tranche de renvoi, en projection io plane selon l'axe, est conformé de manière que les plans de propagation des rayons lumineux soient perpendiculaires au contour de à la tranche de sortie, et en ce que la tranche de renvoi est inclinée de manière que les rayons lumineux soient réfléchis globalement en direction de l'axe optique en traversant l'une des faces de guidage pour former le faisceau 15 lumineux. Selon d'autres caractéristiques de l'invention - le contour de la tranche de renvoi forme au moins un arc de cercle centré sur l'axe de source ; - le contour de la tranche de sortie est discrétisée en une pluralité 20 d'arc de cercles qui sont centrés sur l'axe de source - au moins une portion de la nappe de guidage forme au moins un secteur angulaire d'un solide de révolution autour de l'axe de source ; - la nappe de guidage présente une forme plane perpendiculaire à l'axe de source, formant au moins un secteur angulaire d'un disque ; 25 - la nappe de guidage forme un disque comportant un orifice central, le périmètre circulaire externe du disque formant la tranche de renvoi et le périmètre interne de l'orifice formant la tranche d'entrée des rayons lumineux ; - la section de la nappe de guidage selon un plan méridien de 30 propagation a une forme curviligne ; - la nappe de guidage forme une portion de sphère. D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés parmi lesquels 4 2904092 - la figure 1 est une vue en perspective qui représente une nappe de guidage de la lumière réalisée selon les enseignements de l'invention dans lequel le contour de la tranche de renvoi de la nappe de guidage forme un arc courbe ; 5 - la figure 2 est une vue en section selon le plan de coupe 2-2 de la figure 1 qui représente le cheminement d'un rayon lumineux à travers la nappe de guidage ; - la figure 3 est une vue en plan qui représente un deuxième mode de réalisation de l'invention dans lequel la nappe de guidage est io en forme de disque ; - la figure 4 est une vue en section similaire à celle de la figure 2 qui représente une variante de l'invention selon laquelle la nappe de guidage est galbée ; la figure 5 est une vue en section axiale qui représente une 15 variante de réalisation de la source lumineuse ; - la figure 6 est une vue en plan qui représente un troisième mode de réalisation de l'invention dans lequel le contour de la tranche de renvoi de la nappe de guidage est de forme quelconque. Par la suite, des éléments identiques, analogues ou similaires 20 seront désignés par des mêmes numéros de référence. Pour la suite de la description, on adoptera à titre non limitatif une orientation longitudinale fixe par rapport au véhicule automobile et dirigée d'arrière en avant qui est indiquée par la flèche "L" de la figure 1. On a représenté à la figure 1 un dispositif d'éclairage 10 pour un 25 véhicule automobile. Le dispositif d'éclairage 10 est susceptible d'émettre un faisceau lumineux linéaire "F" selon un axe optique globalement longitudinal "O". Le dispositif d'éclairage 10 comporte notamment une nappe de guidage de la lumière 12 qui se présente sous la forme d'un secteur 30 angulaire de disque plan d'épaisseur constante. Pour la suite de la description, on adoptera localement en tout point de la nappe de guidage 12, et à titre non limitatif, une orientation normale "N" orthogonale à la nappe de guidage, une orientation radiale ""R" perpendiculaire à la normale et dirigée depuis le centre du secteur 5 2904092 angulaire de disque vers l'extérieur, et une orientation tangentielle "T" perpendiculaire aux orientations normale "N" et radiale "R". La nappe de guidage 12 est ainsi délimitée dans le sens de l'épaisseur, par une face avant 14 et une face arrière 16 de guidage de s la lumière. Les deux faces avant 14 et arrière 16 sont parallèles entre elles. La nappe de guidage 12 est délimitée radialement par une tranche extérieure de renvoi 18 en forme d'arc de cercle et par une tranche intérieure d'entrée de la lumière 20 en forme d'arc de cercle de io rayon inférieur à celui de la tranche de renvoi. Les deux arc de cercle formant les tranches de renvoi 18 et d'entrée 20 sont centrées sur un axe commun dit "de source lumineuse S" qui est normal à la nappe de guidage 12. Dans l'exemple représenté à la figure 1, l'axe de source "S" est confondu avec l'axe optique "O". 15 La nappe de guidage 12 comporte aussi deux tranches latérales 22. La nappe de guidage 12 est réalisée en un matériau transparent dont l'indice de réfraction est supérieur à l'indice de réfraction du milieu dans lequel le dispositif d'éclairage 10 est destiné à être immergé, par 20 exemple l'air. Ainsi, un rayon lumineux introduit dans l'épaisseur de la nappe par sa tranche d'entrée avec un angle incident par rapport à la normale "N" qui est supérieur à un angle limite de réfraction est susceptible d'être réfléchi totalement par les faces de guidage 14, 16. Comme représenté à la figure 2, le rayon lumineux est donc guidé 25 dans l'épaisseur de la nappe de guidage par réflexion successive entre les deux faces de guidage 14, 16. Comme représenté à la figure 2, le dispositif d'éclairage 10 comporte aussi une source lumineuse ponctuelle 24 qui est agencée à proximité ou au contact de la tranche d'entrée de la lumière 20. La 30 source lumineuse est susceptible d'émettre un cône de lumière 26 selon des directions globalement radiales en couronne autour de l'axe normal de source "S". La source lumineuse est ici une diode électroluminescente ou "LED" dite "Side-Emitter" qui émet des rayons lumineux dans un éventail 6 2904092 par exemple d'environ 30 de part et d'autre de la direction radiale dans un plan méridien à l'axe de source "S" et qui est susceptible de s'étendre autour de l'axe de source "S", par exemple sur 360 dans un plan normal à l'axe de source "S". 5 Selon une variante représentée à la figure 5, la source lumineuse 24 est agencée à proximité de la tranche d'entrée 20. La source lumineuse 24 est associée à une face de réflexion 28 qui est agencée en vis-à-vis de la tranche d'entrée des rayons lumineux. La face de réflexion 28 est conformée de manière à réfléchir les rayons lumineux io globalement radialement vers la tranche d'entrée de la nappe de guidage. Les rayons lumineux issus de la source lumineuse 24 sont par exemple conduits jusqu'à la face de réflexion 28 par un guide de lumière :30, par une fibre optique (non représentée), ou par un réflecteur (non représenté) qui focalise les rayons lumineux vers la face de réflexion 28. 15 La source lumineuse 24 est par exemple une lampe halogène ou une diode électroluminescente. Dans l'exemple représenté à la figure 5, les rayons lumineux sont guidés de manière à atteindre la face de réflexion 28 selon une direction globalement normale. La face de réflexion est conformée en un cône de 20 révolution ou en un secteur angulaire de cône de révolution d'axe de source "S" de manière à réfléchir les rayons radialement en couronne autour de l'axe de source "S". Avantageusement, la face de réflexion 28 est réalisée venue de matière avec la nappe de guidage 12. 25 Comme représenté aux figures 1 et 2, les rayons lumineux émis par la source lumineuse 24 se propagent dans la nappe de guidage 12 selon des plans méridiens "M" de propagation qui rayonnent radialement depuis l'axe de source "S". Ainsi, chaque rayon lumineux est guidé de manière à suivre une direction radiale à l'intérieur de la nappe de 30 guidage 12 jusqu'à la tranche de sortie 18. Selon les enseignements de l'invention, la tranche de renvoi 18 de la nappe de guidage 12 est inclinée par rapport à la normale de manière que les rayons lumineux qui l'atteignent soient réfléchis globalement selon la direction de l'axe optique "O". Les rayons lumineux 7 2904092 ainsi réfléchis atteignent une zone périphérique de sortie 32 de la face de guidage avant 14 avec un angle d'incidence inférieur à l'angle limite de réfraction de manière que les rayons lumineux traversent la face de guidage 14 pour former le faisceau lumineux "F". 5 Avantageusement, la zone de sortie 32 de la face avant 14 est orthogonale à l'axe optique "O" de manière que les rayons lumineux ne soient pas du tout réfléchis par la face avant 14. La nappe de guidage 12 étant ici plane et orthogonale par rapport à l'axe optique "O", la tranche de renvoi 18 est inclinée à 45 par rapport io à la normale "N". La tranche de renvoi 18 forme plus particulièrement un secteur angulaire de tronc de cône de révolution qui est centré sur l'axe optique "O" qui est ici confondu avec l'axe de source "S". Les rayons lumineux sont avantageusement réfléchis par la tranche de renvoi 18 par réflexion totale. is Selon une variante non représentée de l'invention, la tranche de renvoi 18 est recouverte d'une couche de matière réfléchissante, par exemple, la tranche de renvoi 18 est aluminée. En outre, la tranche de renvoi 18 des rayons lumineux est conformée de manière que les plans de propagation "M" des rayons 20 lumineux soient perpendiculaires au contour de la tranche de renvoi 18. La tranche de renvoi 18 est ainsi conformée en arc de cercle centré sur l'axe de source "S". Le terme "contour" s'entend de la projection de la tranche de renvoi 18 sur un plan orthogonal à l'axe de source "S". 25 Dans cette configuration, les rayons lumineux issus de la source lumineuse 24 atteignent la tranche de renvoi 18 sans perdre leur intensité. La totalité des rayons lumineux est ensuite renvoyée, 'c'est-à-dire réfléchie, par la tranche de renvoi 18 selon la direction de l'axe optique "O". Cette conception permet donc d'obtenir un faisceau 30 lumineux "F" de forme linéaire, ici en forme d'arc courbe. Un tel dispositif d'éclairage ou de signalisation 10 présente un bon rendement, c'est-à-dire que le flux dans le faisceau lumineux émis "F" est légèrement inférieur au flux émis par la source lumineuse 24. Par 8 2904092 exemple, le faisceau lumineux "F" peut avoir une intensité de 600 Cd pour une source lumineuse d'un flux lumineux de 25 Lm. Grâce à cette conception, à flux identiques, l'intensité du faisceau F peut être supérieure d'un facteur 10 à l'intensité émise par les 5 dispositifs de l'art antérieur. Selon les caractéristiques du faisceau lumineux "F" que l'on cherche à obtenir, la nappe de guidage est complétée par des systèmes optiques connus pour focaliser ou au contraire étaler les rayons lumineux formant le faisceau lumineux"F". io A cet effet, la nappe de guidage comporte ici une lentille linéaire :34 qui est agencée à proximité ou au contact de la zone de sortie 32 de la face avant de guidage 14 de la nappe de guidage 12. La lentille linéaire 34 est avantageusement réalisée venue de matière avec la nappe de guidage. La lentille linéaire 34 est alors que 15 contact de la zone de sortie 32. La lentille linéaire 34 comporte ici une face avant 36 de sortie qui est bombée de manière à focaliser les rayons lumineux dans un plan radial. La lentille linéaire 34 peut aussi être munie de stries radiales (non 20 représentées) de manière à étaler la lumière dans un plan tangentiel afin que le faisceau lumineux "F" soit visible par un observateur qui est situé de biais par rapport à l'axe optique "O". Avantageusement, la lentille 34 est réalisée venue de matière avec la nappe de guidage 12. 25 Selon une variante non représentée de l'invention, une nappe de guidage secondaire est interposée entre la zone de sortie 32 et la lentille 34 de manière à guider les rayons lumineux depuis la zone de sortie 32 jusqu'à la lentille 34. C'est par exemple le cas lorsque la nappe de guidage 12 est agencée en arrière d'un bloc de feu et que l'on souhaite 30 projeter le faisceau lumineux "F" depuis le pourtour avant du bloc de feu. La tranche d'entrée de la nappe de guidage secondaire est alors agencée au droit ou au contact de la zone de sortie 32 de la nappe de guidage 12 et la lentille est agencée sur une tranche de sortie de la nappe de guidage secondaire. 9 2904092 Selon un deuxième mode de réalisation de l'invention qui est représenté à la figure 3, la nappe de guidage forme un disque dont l'axe coïncide avec l'axe de source "S". Le bord de périmètre extérieur de la nappe forme la tranche de renvoi 18 des rayons lumineux. Le contour de 5 la tranche de renvoi 18 est ainsi fermé de manière à produire un faisceau lumineux annulaire"F". La nappe de guidage 12 comporte un orifice centrale qui est délimité radialement par un bord intérieur qui forme la tranche d'entrée 20 des rayons lumineux. La source lumineuse 24 est ainsi agencée dans io l'orifice central. La tranche d'entrée 20 est ainsi entourée par la tranche de renvoi 18. La tranche de renvoi 18 forme ici un tronc de cône de révolution incliné à 45 qui est centré sur l'axe de source "S". 15 Le fonctionnement et la structure du dispositif de guidage sont les mêmes que ceux décrits pour le premier mode de réalisation. Ainsi, la zone de sortie périphérique 32 du disque est aussi équipé d'un système optique tel qu'une lentille 34 pour obtenir un faisceau lumineux "F" avec les caractéristiques souhaitées. 20 Par exemple, pour un usage en feu de jour, aussi appelé "DRL" ou "day running light", le faisceau lumineux "F" doit être visible par un observateur qui est décalé latéralement par rapport à l'axe optique "O". Les pôles supérieur et inférieur de la lentille 34 sont alors conçus avec des stries très rapprochées de manière à étaler fortement la lumière 25 dans un plan tangent au rayon et avec une lentille 34 susceptible de focaliser fortement les rayons dans un plan radial. Au contraire, les pôles latéraux de la lentille 34 sont conçus avec peu de stries de manière à peu étaler les rayons lumineux dans un plan tangent et à faire diverger les rayons dans un plan radial. De plus, ces caractéristiques 30 sont appliquées de manière progressive d'un pôle latéral à un pôle vertical. Ainsi, un observateur même situé transversalement de côté par rapport à l'axe optique "O" pourra voir un faisceau annulaire "F" suffisamment intense pour une utilisation en feu de jour. i0 2904092 Selon un autre mode de réalisation représenté à la figure 4, la nappe de guidage 12 n'est pas plane mais elle a une forme galbée. Les faces de guidage 14, 16 de la nappe de guidage 12 ont alors la forme de surfaces de révolution ou de surfaces de révolution autour 5 de l'axe de source "S" afin que les rayons lumineux se propagent toujours selon des plans de propagation méridiens "M" contenant l'axe de source "S". Par exemple, la nappe de guidage 12 a la forme d'une calotte sphérique. io Selon une variante non représentée de l'invention, la section de la nappe de guidage 12 selon un plan méridien "M" a une forme curviligne quelconque. Les rayons de courbure de la section de la nappe de guidage 12 sont avantageusement suffisamment grand pour éviter que les rayons lumineux incidents n'atteignent l'une des faces de guidage 14, 15 16 avec un angle supérieur à l'angle limite de réfraction. La tranche de renvoi 18 est alors inclinée d'un angle adapté en fonction de la direction moyenne des rayons incidents guidés. Cette direction moyenne correspond en général à la tangente locale des sections de nappes des faces 14 et 16 dans le plan méridien M . 20 Selon une variante de l'invention qui est représentée à la figure 6 et qui est applicable aux modes de réalisations décrits précédemment, le contour de la tranche de renvoi 18 n'est pas circulaire ou en arc de cercle mais de forme quelconque fermé ou ouvert. La nappe de guidage 12 est alors discrétisée en plusieurs secteurs angulaires 38 à partir de 25 l'axe de source "S" qui ont ici le même angle de découpage. Les portions 40 de tranche de renvoi 18 de chacun des secteurs angulaires 38 sont alors conformées en arc de cercle centré sur l'axe de source de manière que les plans de propagation "M" de chaque rayon lumineux soient perpendiculaires en tout point avec la tranche de renvoi 18. 30 Ainsi, la tranche de renvoi 18 est formée d'une succession de portions tronconiques d'axe confondu avec l'axe optique "O". Avantageusement, la discrétisation de la nappe est très fine, c'est-àdire que l'angle de découpage est très faible, de manière que la tranche de renvoi 18 soit divisée en un très grand nombre de portions 11 2904092 40. Ainsi, le faisceau lumineux "F" est susceptible d'être perçu comme un faisceau lumineux "F" continu sans baisse d'intensité à l'interface entre deux portions 40 en arc de cercle de rayons différents de la tranche de renvoi 18. A titre d'exemple non limitatif, le périmètre du 5 contour de chaque portion de tranche 40 mesure entre 0,5 mm et 2 mm de long. Selon une variante non représentée de l'invention qui est applicable à tous les modes de réalisation, la nappe de guidage 12 est plane mais elle n'est pas orthogonale à l'axe optique "O". Dans ce cas, la tranche de renvoi 18 sera conformée en tronc de cône ou en secteur angulaire de tronc de cône d'axe incliné confondu avec l'axe optique "O". Ainsi, l'inclinaison de la tranche de renvoi 18 par rapport à la normale "N" est susceptible de varier tout au long de la tranche de renvoi 18. Dans ce cas, la nappe de guidage 12 comporte avantageusement ls une nappe de guidage secondaire en forme de cylindre tubulaire ou de secteur angulaire de cylindre tubulaire d'axe confondu avec l'axe optique "O" qui est agencée au contact de la zone de sortie 32. La nappe de guidage secondaire est alors réalisée venue de matière avec la nappe de guidage 12. La tranche de sortie de la nappe de guidage secondaire est 20 conformée de manière à être orthogonale à l'axe optique "O" pour permettre aux rayons lumineux de sortir sans qu'une partie ne soit réfléchie par la tranche de sortie de la nappe secondaire. 25 12 REVENDICATIONS 1. Dispositif d'éclairage ou de signalisation (10) pour véhicule automobile qui est susceptible d'émettre un faisceau lumineux (F) selon un axe optique (0) d'orientation globalement longitudinale, et qui comporte : - au moins une nappe globalement transversale (12) de guidage de la lumière qui est délimitée dans le sens de l'épaisseur par deux faces parallèles (14, 16) de guidage de rayons lumineux, et qui est délimitée transversalement au moins par une première tranche d'entrée (20) de rayons lumineux, et au moins par une deuxième tranche de renvoi (18) des rayons lumineux en direction de l'axe optique (0), et ; - au moins une source lumineuse ponctuelle (24) qui est agencée à proximité de la tranche d'entrée (20) de la nappe de guidage (12) de manière à émettre des rayons lumineux selon au moins un secteur angulaire autour d'un axe de propagation (S) normal à la nappe (12), les rayons lumineux se propageant par réflexions successives entre les faces de guidage (14, 16) en direction de la tranche de renvoi (18) selon des plans méridiens de propagation (M) qui rayonnent depuis l'axe de source (S) ; caractérisé en ce que le contour de la tranche de renvoi (18), en projection plane selon l'axe de source (S), est conformé de manière que les plans de propagation (M) des rayons lumineux soient perpendiculaires au contour de la tranche de sortie (18), et en ce que la tranche de renvoi (18) est inclinée de manière que les rayons lumineux soient réfléchis globalement en direction de l'axe optique (0) en traversant l'une des faces de guidage (14, 16) pour former le faisceau lumineux (F). 2. Dispositif (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le contour de la tranche de renvoi (18) forme au moins un arc 30 de cercle centré sur l'axe de source (S). 3. Dispositif (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le contour de la tranche de sortie (18) est discrétisée en une pluralité d'arc de cercles (40) qui sont centrés sur l'axe de source (S). 13 2904092 4. Dispositif (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins une portion (40) de la nappe de guidage (12) forme au moins un secteur angulaire d'un solide de révolution autour de l'axe de source (S). 5 5. Dispositif (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la nappe de guidage (12) présente une forme plane perpendiculaire à l'axe de source (S), formant au moins un secteur angulaire d'un disque. 6. Dispositif (10) selon la revendication précédente, caractérisé lo en ce que la nappe de guidage (12) forme un disque comportant un orifice central, le périmètre circulaire externe du disque formant la tranche de renvoi (18) et le périmètre interne de l'orifice formant la tranche d'entrée (20) des rayons lumineux. 7. Dispositif (10) selon la revendication 4, caractérisé en ce que 15 la section de la nappe de guidage (12) selon un plan méridien de propagation (M) a une forme curviligne. 8. Dispositif (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la nappe de guidage (12) forme une portion de sphère. 20