Brevet FR2904731A1 — publié le 20080208

--> MODULE D'ECLAIRAGE La présente invention concerne un module d'éclairage et un dispositif d'éclairage et/ou de signalisation, notamment destiné à équiper un véhicule automobile, incorporant un tel module d'éclairage. Selon un état de la technique US2005/0180157 A1 , un tel module d'éclairage comporte : - au moins un dispositif de lumière, comprenant une unité d'émission de lumière, - au moins une terminaison électrique métallique connectée à l'unité d'émission de lumière, et - au moins une lame ressort conductrice en cuivre. Une lame ressort vient en appui par pression sur chaque terminaison électrique du dispositif de lumière. Ces lames ressorts permettent de véhiculer un courant électrique vers l'unité d'émission de lumière de sorte que ce dernier puisse émettre de la lumière. Ce système de lame ressort s'applique à un dispositif de lumière CMS, c'est à dire un composant monté en surface. Une telle solution présente les inconvénients suivants. Les lames ressorts sont configurées de telle manière qu'elles masquent une partie du faisceau lumineux émis par le dispositif de lumière. De plus, le contact qui est établi entre une lame ressort et une terminaison électrique entraîne une grande sensibilité, d'une part, aux vibrations d'un véhicule dans lequel le dispositif de lumière serait utilisé, et d'autre part, aux différences de températures environnantes. En effet, les vibrations entraînent une usure et une corrosion électrolytique de la terminaison électrique, et les températures entraînent une dilatation thermique différente entre la lame ressort et la terminaison électrique débouchant également sur une abrasion cette terminaison électrique. La présente invention apporte remède à ces inconvénients de l'état de la technique. --> En effet, elle concerne selon un premier objet, un module d'éclairage comprenant : - au moins un dispositif de lumière comprenant au moins une unité d'émission de lumière, - au moins une terminaison électrique connectée à l'unité d'émission de lumière, de telle sorte qu'il comporte en outre : - une plaque conductrice composée de pistes électriques, et - au moins un contact électrique conducteur élastique en polymère chargé pour établir une liaison électrique avec une terminaison électrique de manière à fournir une puissance électrique au dispositif de lumière pour faire fonctionner l'unité d'émission de lumière, le contact électrique conducteur élastique étant assemblé à la plaque conductrice. L'invention concerne aussi la plaque conductrice et son contact électrique indépendamment. On comprend par polymère au sens de l'invention un polymère ou une association de polymère, sous forme de copolymères par exemple, sous forme réticulée ou non. On comprend aussi sous ce terme non seulement le polymère mais aussi, éventuellement, un ou plusieurs autres composants minoritaires du type additifs (comme des charges minérales, des additifs antioxydants, des huiles, des résidus d'agents actifs lors de la synthèse du polymère comme des résidus d'agent de réticulation etc ... ). Le polymère est chargé en ce sens qu'il contient spécifiquement un ou plusieurs types d'additifs/de charges, dont au moins une lui conférant la conductivité électrique voulue si le polymère n'est pas intrinsèquement conducteur électrique, ou pas suffisamment. On préfère, comme type de polymère, des polymères organo-siliciés du -->type silicone. Mais on eut également choisir d'autres types de polymères, à base de carbone par exemple. Comme on le verra en détail plus loin, le contact conducteur élastique en polymère chargé permet d'établir une liaison élastique entre la plaque conductrice et un dispositif de lumière. Les vibrations et déplacements différentiels sont ainsi absorbés ce qui réduit les frottements et par conséquence l'usure des terminaisons électriques. De plus, comme l'ensemble contact conducteur élastique et plaque conductrice est plus compacte qu'une lame ressort, il masque moins le faisceaux lumineux du dispositif de lumière permettant à ce dernier de mieux éclairer. Enfin, la plaque conductrice sur laquelle est monté le contact conducteur élastique permet grâce aux pistes électriques d'amener du courant à l'unité d'émission de lumière via la couche élastomère pour qu'il fonctionne. Selon des modes de réalisation non limitatifs, le module d'éclairage comporte les caractéristiques supplémentaires suivantes : Le contact électrique conducteur élastique est composé de silicone chargé. Le silicone donne le caractère élastique au contact, et les charges sont choisies pour être, au moins certaines d'entre elles, conductrices électriquement (particules métalliques par exemple). Par ailleurs, la plaque conductrice est flexible. Elle peut être facilement conformée sans trop de contrainte. Cela évite d'avoir un connecteur supplémentaire pour réaliser un faisceau de connexions reliant le module d'éclairage à d'autres composants électroniques. Dans des modes de réalisation non limitatifs, le contact électrique conducteur élastique est assemblé à la plaque conductrice par compression, par surmoulage ou par collage. Il est ainsi solidaire de la plaque conductrice. En outre, le contact électrique conducteur élastique est monté par pression sur le dispositif de lumière et le taux de pression se situe dans un intervalle définissant une limite inférieure à ne pas dépasser -->pour garantir une pression minimum du contact pour la conduction électrique et une limite supérieure à ne pas dépasser pour que la limite élastique ne soit pas dépassée. Cela permet de réduire les risques de non contact avec une terminaison électrique. Dans un mode non limitatif, le contact électrique conducteur élastique est monté par pression sur le dispositif de lumière et le taux de pression se situe entre 5 et 50%. Pour donner un ordre de grandeur, l'épaisseur du contact électrique en polymère chargé avant compression est de l'ordre de 0,4 à 0,8 mm, par exemple d'environ 0,6 mm. Après compression, elle est de l'ordre de 0,3 à 0,6mm, notamment d'environ 0,4 à 0,6 mm. Par ailleurs, la plaque conductrice comporte au moins une cavité pour recevoir au moins une partie d'un dispositif de lumière. Cela permet de laisser passer le cône de lumière émis par l'unité d'émission de lumière par laquelle la lumière émise est diffusée. En outre, le module d'éclairage comporte une plaque de fixation pour fixer l'ensemble plaque conductrice-contact électrique conducteur élastique au dispositif de lumière. Elle permet de mettre en pression cet ensemble sur le dispositif de lumière pour le fixer. Par ailleurs, la plaque de fixation est également un dissipateur thermique pour le dispositif de lumière. L'invention concerne aussi un dispositif d'éclairage et/ou de signalisation pour véhicule, comprenant un module d'éclairage tel que décrit plus haut. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention seront mieux compris à l'aide de la description et des dessins parmi lesquels : - la Fig. 1 représente schématiquement une vue en perspective simplifiée d'un dispositif de lumière utilisé dans un module d'éclairage selon l'invention ; --> - la Fig. 2 représente schématiquement une coupe transversale simplifiée du dispositif de lumière de la Fig. 1 ; - la Fig. 3 représente schématiquement une coupe transversale d'un module d'éclairage selon l'invention; et - la Fig. 4 représente une vue schématique de dessus d'une plaque conductrice, élément du module d'éclairage de la Fig. 3. A la Fig. 1 , est représenté un dispositif de lumière 10. Un tel dispositif de lumière 10 est, dans des modes de réalisation non limitatifs, une diode électroluminescente de type LED (light emitting diode), une diode super luminescente (SLD), une laser diode, ou encore une diode luminescente organique (OLED). Dans la suite de la description, on prendra l'exemple des LED. On notera qu'un dispositif de lumière 10 comporte une ou plusieurs diodes. Dans la description, on prendra l'exemple non limitatif d'un dispositif 10 avec une seule diode. Ainsi, un dispositif LED 10 comporte : - au moins une unité d'émission de lumière 1 1 ; de manière non limitative, cette unité d'émission est un semi-conducteur qui émet de la lumière qui est dirigée dans une direction grâce à un dispositif de concentration de lumière (non représenté). - un substrat 12 sur lequel est fixée l'unité d'émission de lumière 1 1 , - au moins une terminaison électrique 13 connectée à l'unité d'émission de lumière 1 1 et en contact avec le substrat 12; ici, il y a deux terminaisons électriques 13a et 13b, appelées également électrodes. Comme on peut le voir sur la coupe transversale de la Fig. 2, les deux électrodes 13a et 13b sont fixées sur le substrat 12 et sont connectées au semi-conducteur 1 1 . Ce dispositif LED 10 est un composant monté en surface ou CMS, (SMD Surface Mounted Device en anglais). Il comporte une coupole transparente 14 pour protéger l'unité d'émission de --> lumière 1 1 . Cette coupole comporte le dispositif de concentration de lumière et forme ainsi avec le semi conducteur une diode. Généralement, ces dispositifs LED 10 sont de forte puissance pour une application véhicule. Dans un exemple non limitatif ils sont alimentés à 1A sous 16V. Par ailleurs, un tel dispositif de lumière 10 est généralement utilisé dans des feux ou des projecteurs (non représentés), par exemple de véhicule. Pour une fonction de signalisation, à l'avant ou à l'arrière du véhicule, on peut citer les veilleuses, lanternes, feux arrière, indicateur de direction). Pour une fonction d'éclairage, à l'avant du véhicule, on peut citer un faisceau code, route . A cet effet, un tel dispositif 10 est compris dans un module d'éclairage 1 , ce dernier comportant un ou plusieurs dispositifs de lumière 10. Le feu quant à lui comporte un ou plusieurs modules d'éclairage 1 généralement associé(s) avec une lampe halogène. Les modules d'éclairage 1 permettent d'effectuer l'éclairage de jour et/ou de nuit. Une partie du module d'éclairage 1 est représenté en coupe à la Fig . 3. II comporte : - une pluralité de dispositifs de lumière 10, ici un seul est représenté, - un support 17 sur lequel sont disposés les dispositifs de lumière 10; ce support permet de refroidir les dispositifs de lumière 10. C'est par exemple un radiateur. - Une plaque conductrice 15 comprenant des pistes électriques (non représentées); cette plaque permet notamment une connexion à une source d'alimentation (non représentée) et de véhiculer un courant électrique vers le dispositif de lumière 10 au moyen de pistes électriques d'alimentation; elle permet également de véhiculer d'autres informations telles que, dans un exemple non limitatif, des informations de diagnostic concernant les LED; et --> - un contact électrique conducteur élastique 16 associé à chaque terminaison électrique 13 d'un dispositif de lumière 10, soit deux contacts conducteurs élastiques 16a et 16b pour un dispositif de lumière 10 dans l'exemple pris. Ces contacts électriques élastiques 16 permettent d'établir une liaison électrique entre une terminaison électrique 13 et la plaque conductrice 15 de sorte que le courant puisse être fourni à l'unité d'émission de lumière 1 1. On notera que le montage du module d'éclairage 1 est réalisé en effectuant une pression sur la plaque conductrice 15 et donc sur les contacts élastiques 16 comme on le verra par la suite. Ainsi, le caractère élastique des contacts 16 permet de maintenir une force de pression une fois le module d'éclairage 1 monté. Ainsi, ces contacts élastiques 16 en polymère chargé permettent : - d'absorber les vibrations extérieures engendrées soit par l'utilisation du module d'éclairage 1 ou engendrées par leur mise en pression sur les terminaisons électriques associées 13, car ces contacts ont un coefficient de frottement important et sont mis en pression ce qui les empêchent de trop bouger. - d'absorber des déplacements dus à une dilatation thermique différentielle ou à des mouvements mécaniques différents entre le dispositif de lumière 10 et la plaque conductrice 15, Par conséquent, grâce à ces contacts électriques élastiques 16 en polymère chargé, il n'existe plus ou très peu de frottements avec les électrodes 13 et donc ces dernières s'usent moins dans le temps. Le caractère élastique est obtenu dans un mode de réalisation non limitatif grâce à une composition en silicone chargé. Le silicone chargé est dans un exemple non limitatif un élastomère chargé avec du Nickel plus graphite, avec du Cuivre plus Argent ou encore avec de l'Aluminium plus Argent. --> Dans un mode non limitatif, le module d'éclairage 1 comporte en outre une plaque de fixation 18, par exemple en métal ou en graphite, pour fixer l'ensemble plaque conductrice 15-contacts électriques élastiques 16a, 16b au dispositif de lumière 10 par une mise en pression de cet ensemble. Cette plaque de fixation 18 comporte des cavités permettant de recevoir des moyens de fixation 19 tels que par exemple des vis, et des cavités 180 permettant de laisser passer le cône de lumière issu de la coupole transparente 14 d'un dispositif de lumière 10. Ainsi, grâce à cette plaque de fixation 18, tous les éléments du module d'éclairage 1 sont bien fixés ensemble. On notera que pour une mise en pression satisfaisante des contacts électriques, le taux de pression se situe dans un intervalle comprenant une borne inférieure et une borne supérieure choisies de telle sorte que la borne inférieure définisse la limite inférieure à ne pas dépasser pour garantir une conduction électrique minimale et la borne supérieure définisse la limite supérieure à ne pas dépasser pour que la limite élastique, ici de l'élastomère, ne soit pas dépassée. Ainsi, dans un exemple non limitatif, le taux de pression se situe entre 5% et 50% pour avoir une bonne conduction. Ce taux est calculé par rapport à l'épaisseur du matériau utilisé pour les contacts électriques élastiques 16, soit ici l'élastomère, à vide (appelé mode nominal). On notera que si la pression est supérieure à 50%, on atteint la limite élastique de l'élastomère, et on risque d'avoir un circuit ouvert et donc une perte de liaison électrique. Par ailleurs, si la pression est inférieure à 5%, il n'y aura pas de contact suffisant et donc la résistance électrique du contact sera élevée et entraînera un échauffement important du contact élastique 16. A titre d'exemple, le conducteur à base de silicone chargé a une épaisseur d'environ 0,6mm avant compression, et d'environ 0,4 à 0,5 mm après compression. Par ailleurs, la plaque de fixation 18 permet également de dissiper thermiquement la chaleur provenant du dispositif de lumière --> 10. Car elle permet d'avoir une grande surface d'échange avec l'air environnant et ce notamment parce que le radiateur 17 est en contact avec la plaque de fixation 18 via les vis 19. Ainsi, le transfert de chaleur s'effectue du dispositif de lumière 10 vers le radiateur 17 et une partie de cette chaleur est transférée vers la plaque de fixation 18 via les moyens de fixation 19, ici les vis en métal. Ainsi l'ensemble contacts élastiques en élastomère 16 plus plaque conductrice 15 plus plaque de fixation rigide 18 permet d'obtenir un petit volume en hauteur compact de l'ordre inférieur ou égal à 2mm, ce qui permet de moins couvrir le faisceau lumineux émis par le dispositif de lumière 10. Ce dernier va donc mieux éclairer. Une partie de la plaque conductrice 15 est représentée schématiquement dans la Fig. 4 en vue de dessus. Elle comporte : - des cavités 151 permettant de laisser passer le cône de lumière issues des coupoles transparentes 14 des dispositifs de lumière 10, - des pistes électriques 152 dont des pistes d'alimentation, pour véhiculer des signaux tels que du courant électrique, - des moyens de fixation 153 tels que des trous de fixation pour fixer la plaque 15 sur le radiateur 17, et - des moyens de positionnement, ici des trous 154, permettant de positionner de façon précise la plaque conductrice 15 et la plaque de fixation 18 par rapport à un module d'éclairage LED 1 . Les contacts électriques élastiques 16 montés sur la plaque conductrice 15, ainsi que la source électrique 20 à laquelle est connectée la plaque 15, sont également représentés. Dans l'exemple pris, on peut voir que les contacts élastiques 16a et 16b, associés aux deux électrodes d'un dispositif de lumière 10, sont répartis de part et d'autre d'une cavité 151 . Bien entendu, ils pourraient être répartis d'une autre manière si la configuration des électrodes 13 sur le dispositif de lumière 10 change également. --> Dans un mode de réalisation non limitatif, la plaque conductrice 15 est flexible. Cela permet de réaliser un faisceau de connexions entre le module LED 1 et des composants électroniques tels qu'un calculateur 30 de véhicule, ce dernier se situant à quelques dizaine de centimètres plus loin. Ainsi, cela évite d'avoir un connecteur de fils en plus. Dans ce cas, on peut appeler la plaque conductrice 15 en anglais flexboard. Dans le cas où elle est rigide, c'est par exemple un PCB Printed Circuit Board , par exemple de type FR4 ou encore des barres de cuivre. On notera que dans ce cas, il n'est pas nécessaire d'avoir la plaque de fixation rigide 18 pour une mise en pression de l'ensemble plaque conductrice- contacts conducteurs élastiques sur les dispositifs de lumière 10. La plaque conductrice rigide 15 faisant office également de plaque de fixation . Dans des modes de réalisation non limitatifs, les contacts électriques élastiques 16 sont assemblés à la plaque conductrice 15 soit par compression, soit par surmoulage (puis on découpe par la suite les contacts aux bonnes dimensions), soit par collage ou encore par refusion. Ainsi, l'assemblage des contacts 16 sur la plaque 15 leur permet d'être solidaires de la plaque conductrice 15. Cela évite que des vibrations déplacent ces contacts élastiques dans l'espace ce qui entraînerait une rupture de l'alimentation électrique du dispositif de lumière 10. Ainsi, les contacts électriques élastiques 16 permettent de réduire les risques de non contact avec les électrodes 13. On rappelle que dans les exemples illustrés, le module d'éclairage 1 n'avait qu'un seul dispositif de lumière 10, mais bien entendu, l'ensemble de la description s'applique également à des modules d'éclairage comportant plusieurs dispositifs de lumière 10. En conclusion, l'invention présente, notamment, les avantages suivants. Premièrement, elle permet de réduire les problèmes de frottements et donc d'usure des électrodes dans le temps, grâce au --> n caractère élastique et à la composition en polymère chargé de la liaison électrique (établie par les contacts électriques élastiques 16) entre la plaque conductrice 15 et le dispositif de lumière 10 contrairement à l'art antérieur dans lequel une liaison métal-métal était établie. Deuxièmement, elle évite de réduire le faisceau de lumière émis par le dispositif de lumière 10 et donc permet à ce dernier de mieux éclairer, grâce à la plaque conductrice 15 et aux contacts élastiques qui ne rentrent pas dans le cône de lumière car étant disposés proches de la base du dispositif de lumière 10 et donc formant un ensemble compact. Troisièmement, elle permet de séparer la fonction d'alimentation de la fonction fixation, grâce à la plaque conductrice 15 (si cette dernière est flexible) qui effectue la première fonction et à la plaque de fixation 18 qui effectue la deuxième fonction ce qui facilite le procédé de fabrication . Quatrièmement, elle permet d'effectuer un assemblage uniquement mécanique entre les pistes d'alimentation et les électrodes 13 via les contacts électriques élastiques 15, ce qui évite tout risque de pollution ionique dus à des résidus de solvants, de soudures etc. Cinquièmement, elle permet d'augmenter la dissipation thermique du dispositif de lumière 10, grâce à la plaque de fixation 18. Enfin, elle permet de réduire les risques de non contact avec les électrodes 13 grâce aux contacts électriques élastiques 15. --> REVENDICATIONS 1 . Un module d'éclairage (1 ) comprenant : - au moins un dispositif de lumière (10) comprenant au moins une unité d'émission de lumière (1 1 ), - au moins une terminaison électrique (13) connectée à l'unité d'émission de lumière (1 1 ), caractérisé en ce qu'il comporte en outre : - une plaque conductrice (15) composée de pistes électriques (154), et - au moins un contact électrique conducteur élastique en polymère chargé (16) pour établir une liaison électrique avec une terminaison électrique (13) de manière à fournir une puissance électrique au dispositif de lumière (10) pour faire fonctionner l'unité d'émission de lumière (1 1 ), le contact électrique conducteur élastique (16) étant assemblé à la plaque conductrice (15). 2. Module d'éclairage (1 ) selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le contact électrique conducteur élastique (16) comporte du silicone chargé. 3. Module d'éclairage (1 ) selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la plaque conductrice (15) est flexible. 4. Module d'éclairage (1 ) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le contact électrique conducteur élastique (16) est assemblé à --> la plaque conductrice (15) par compression, par surmoulage ou par collage. 5. Module d'éclairage (1 ) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le contact électrique conducteur élastique (16) est monté par pression sur le dispositif de lumière (10), et le taux de pression se situe dans un intervalle définissant une limite inférieure à ne pas dépasser pour garantir une pression minimum du contact pour la conduction électrique et une limite supérieure à ne pas dépasser pour que la limite élastique ne soit pas dépassée. 6. Module d'éclairage (1 ) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le contact électrique conducteur élastique (16) est monté par pression sur le dispositif de lumière (10) et le taux de pression se situe entre 5% et 50%. 7. Module d'éclairage (1 ) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la plaque conductrice (15) comporte au moins une cavité (151 ) pour recevoir une partie (14) d'un dispositif de lumière (10). 8. Module d'éclairage (1 ) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une plaque de fixation (18) pour fixer l'ensemble plaque conductrice-contact électrique conducteur élastique au dispositif de lumière (10). 9. Module d'éclairage (1 ) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la plaque de fixation (18) est également un dissipateur thermique pour le dispositif de lumière (10). --> 10. Dispositif d'éclairage et/ou de signalisation pour véhicule, comprenant un module d'éclairage (1 ) selon l'une quelconque des revendications précédentes.