Brevet FR2912225A1 — publié le 20080808

La présente invention concerne un dispositif d'injection de lumière dans une plaque de matière transparente, et un élément à source étendue de lumière, notamment une pièce d'habillage intérieur d'automobile. Plus précisément, elle concerne un dispositif d'injection de lumière destiné à coopérer avec une plaque intégrée à un élément formant une source de lumière étendue. On connaît déjà des dispositifs d'injection de lumière dans une plaque de matière transparente. Ainsi, le document EP-1 659 427 décrit un panneau de guidage de lumière qui possède une saillie ayant deux surfaces inclinées. Deux prismes sont associés chacun à l'une des surfaces inclinées de la saillie, et sont disposés entre une source de lumière et les surfaces inclinées de la saillie. La lumière de la source de lumière pénètre dans chaque prisme dans lequel elle subit deux réflexions internes totales avant de pénétrer dans la saillie par une surface inclinée, en direction inclinée par rapport à cette surface. Ce système est complexe, car il nécessite un montage précis des prismes et de la source de la lumière par rapport à la saillie, et un espace d'air doit être maintenu entre la saillie et les prismes. L'invention a pour objet un dispositif d'injection de lumière dans une plaque de matière transparente destinée à former une surface de lumière étendue, d'une manière simple et efficace, et qui peut être réalisé par des opérations de fabrication en grande série. Selon l'invention, la plaque est munie d'une saillie dont les parties de surface d'injection de lumière forment, avec une perpendiculaire à la surface de la plaque, un angle moyen au plus égal au complément à 90. de l'angle de réflexion interne totale de la lumière à la surface de la plaque, et un émetteur de lumière, tel qu'une diode photo-émissive, est disposé à proximité d'une surface inclinée de la saillie ; la direction et l'espacement de la diode par rapport à la surface inclinée présentent de grandes plages de tolérances, si bien que l'émetteur de lumière ou les émetteurs de lumière peuvent être simplement montés sur un support fixé simplement à la plaque, par exemple par un dispositif mécanique, notamment par pincement. Plus précisément, l'invention concerne un dispositif d'injection de lumière dans une plaque de matière transpa-rente, du type qui comporte une saillie à surface inclinée par rapport à la plaque et au moins un émetteur de lumière destiné à injecter de la lumière par la surface inclinée de la saillie ; selon l'invention, l'angle moyen d'inclinaison de la partie de surface inclinée de la saillie par laquelle est introduite la lumière de l'émetteur de lumière avec la perpendiculaire à la surface de la plaque est au plus égal au complément à 90' de l'angle de réflexion interne totale de la lumière à la surface la plaque, compte tenu des milieux adjacents aux surfaces de la plaque, et l'axe central d'émission de lumière de l'émetteur de lumière est sensiblement perpendiculaire à la partie de surface inclinée de la saillie par laquelle est introduite la lumière. De préférence, l'émetteur de lumière est monté sur un organe plan, et le dispositif d'injection comporte un sup- port destiné à être fixé à la plaque et supportant l'organe plan. De préférence, le support comporte deux organes plans munis d'un émetteur de lumière. Dans un mode de réalisation, la saillie est formée en 25 une seule pièce avec la plaque. Dans un autre mode de réalisation, la saillie est rapportée à la surface de la plaque. Par exemple, la saillie est collée à la surface de la plaque par une colle optique. De préférence, la saillie comporte au moins deux sur- 30 faces inclinées, et un émetteur de lumière coopère avec chaque surface inclinée de la saillie. De préférence, la saillie a une forme de tronc de pyramide. Dans une variante très avantageuse, la saillie a une 35 forme de segment de cylindre de section circulaire. De cette manière, le faisceau divergent provenant de l'émetteur de lumière peut subir une réfraction par le dioptre cylindrique formé par la surface ; ainsi, ce faisceau conique peut être au moins partiellement collimaté dans un plan contenant la direction d'épaisseur de la plaque. Une plus grande partie de la lumière injectée est alors disponible. L'invention concerne aussi un élément à source étendue de lumière, caractérisé en ce qu'il comprend une plaque de matière transparente comprenant au moins deux dispositifs d'injection de lumière selon l'un des paragraphes précédents. De préférence, l'élément constitue une pièce d'habil-10 lage intérieur d'automobile. Comme la saillie, qui a avantageusement une forme de tronc de pyramide, est formée soit par moulage avec la plaque, soit par insertion ou collage optique à la plaque, sa réalisation peut être peu coûteuse. 15 Comme les plages de tolérances de réglage de la direction et de l'espacement de chaque émetteur de lumière par rapport à la surface inclinée associée sont grandes, un ou plusieurs émetteurs de lumière peuvent être montés sur un même support très simple qui peut être fixé de toute manière 20 convenable à la plaque ou un support associé à celle-ci, de préférence mécaniquement, par pincement, par rivetage, etc. Ainsi, les supports, les émetteurs de lumière et leurs organes de support, et les saillies peuvent être réalisés simplement et en grande quantité sans respect de tolérances 25 serrées. Un autre avantage de l'invention, concernant un élément, par exemple d'habillage intérieur d'automobile, destiné à former une source étendue de lumière, est que les dispositifs d'injection de lumière peuvent être disposés aux 30 emplacements voulus d'une manière très simple. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'exemples de réalisation, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : 35 les figures lA et 1B sont des coupes schématiques d'un support d'émetteurs de lumière et d'une plaque de matière transparente respectivement d'un dispositif d'injection de lumière selon l'invention ; la figure 2 représente pratiquement un dispositif d'injection de lumière formé par des éléments analogues à ceux qui sont représentés sur les figures lA et 1B ; la figure 2A représente une variante de forme de saillie ; la figure 3 représente un autre mode de réalisation de dispositif d'injection de lumière selon l'invention ; et la figure 4 représente la face cachée d'un élément d'habillage intérieur d'automobile comprenant plusieurs saillies sur une plaque destinée à former une source étendue de lumière. Les figures lA et 1B représentent les deux principaux éléments d'un dispositif d'injection de lumière selon l'invention. La figure 1B représente une plaque 10 de matière transparente, d'épaisseur constante sauf au niveau d'une saillie 12 en tronc de pyramide. Cette saillie a des faces 14 qui sont inclinées. Cette inclinaison est déterminée selon l'invention, comme indiqué dans la suite. Des organes 16 de fixation, représentés sous forme de goujons munis de pinces, sont tournés du côté d'un support 18 destiné à venir coopérer avec les organes de fixation 16 par des flasques de fixation 20. Le support 18 porte deux organes 24 de support d'un 25 émetteur de lumière 24, chaque organe 22 étant par exemple une carte de circuit imprimé. La figure 2 indique la disposition du support 18 sur la plaque 10 en position de fonctionnement. Chaque émetteur de lumière 24, constitué de préférence d'une diode photo- 30 émissive, a son axe central d'émission de lumière dirigé perpendiculairement à la surface inclinée 14 de la saillie 12. Selon l'invention, l'angle de la surface inclinée 14 avec la perpendiculaire à la surface de la plaque 10 est au 35 plus égal au complément à 90 de l'angle de réflexion interne totale de la lumière à la surface de la plaque 10. (l'angle de réflexion interne totale à une surface est formé entre le trajet du rayon lumineux et la perpendiculaire à la surface de réflexion). Cet angle dépend des indices de réfraction d'une part de la matière de la plaque et d'autre part du milieu transparent adjacent à la surface externe. Plus précisément, cet angle de réflexion interne totale de la lumière aux surfaces de la plaque 10 est défini par le fait que son cosinus est égal au rapport de l'indice de réfraction du milieu extérieur à la plaque 10 du côté de l'interface considérée et de l'indice de réfraction de la matière transparente de la plaque 10. La figure 2A représente une variante de la saillie de la figure 2 qui a une forme de segment de cylindre de section circulaire. Le faisceau divergent provenant de l'émetteur de lumière peut subir une réfraction par le dioptre cylindrique formé par la surface de la saillie 12'. La lumière de l'émetteur 24, ayant la forme d'un faisceau conique est alors collimatée dans le plan du dessin, comme l'indiquent les rayons parallèles représentés. Une plus grande partie de la lumière injectée par l'émetteur est alors disponible. La figure 3 représente un autre mode de réalisation dans lequel une saillie en tronc de pyramide 28 est collée à la surface de la plaque 26, par une colle optique, et est de préférence légèrement encastrée dans cette plaque, comme indiqué par la référence 30. La référence 32 désigne le trajet des rayons lumineux dans la saillie 28. Un support 34 ayant, dans ce mode de réalisation, une forme effilée, possède des flasques 36 de fixation à la plaque 26 (qui est représentée légèrement bombée) et délimite des rainures de logement des bords d'organes 38 de support d'émetteur de lumière 40. Les organes 38 de support sont par exemple des cartes de circuit imprimé. Les émetteurs de lumière 40 ont, par rapport aux faces inclinées de la saillie 28, la même disposition que les émetteurs 24 par rapport à la saillie 12. Le trajet des rayons 32 indique que la lumière est injectée dans la plaque 26 dans laquelle elle subit ensuite une réflexion interne totale. Bien que la figure 3 représente une saillie en tronc de pyramide, elle peut aussi avoir une forme de segment de cylindre de section circulaire, telle que représentée sur la figure 2A. La figure 4 représente un exemple d'application du dispositif d'injection selon l'invention. Cette figure représente un élément 42 d'habillage intérieur ayant un support pratiquement rigide 44 formé d'une plaque transparente ayant des saillies 46, constituée par exemple de polycarbonate. La plaque 44 peut comporter une ouverture 48 de passage d'un accessoire, et des dispositifs 50 de fixation, par exemple par insertion de goujons dans des ouvertures d'un support. La figure 4 indique que plusieurs saillies 46 permettent le montage de plusieurs dispositifs d'injection de lumière. Chaque dispositif d'injection de lumière peut injecter de la lumière par une seule face inclinée, ou par deux, trois ou quatre faces inclinées, selon l'effet voulu. En outre, on note que les saillies 46 peuvent être disposées à tout emplacement voulu suivant la forme de l'élément à réaliser. On peut se rendre compte, d'après la figure 4, que le coût de l'élément réalisé avec les saillies 46 est peu différent de celui d'un élément réalisé sans saillies. En outre, les figures lA à 3 indiquent que des dispositifs d'injection robustes, peu coûteux et faciles à positionner peuvent être montés sur des saillies 46. En conséquence, il est possible de transformer la plaque 44 en une source étendue de lumière ayant la répartition voulue de lumière à l'intérieur. Les applications de tels éléments à l'habillage intérieur des automobiles sont nombreuses, et on peut citer notamment l'éclairage ambiant de différentes parties de l'habitacle d'une automobile pour les déplacements de nuit. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'injection de lumière dans une plaque (10, 26) de matière transparente, du type qui comporte une saillie {12, 28) à surface inclinée par rapport à la plaque (12, 28) et au moins un émetteur de lumière (24, 40) destiné à injecter de la lumière par la surface inclinée (14) de la saillie (12, 28), caractérisé en ce que l'angle moyen d'inclinaison de la partie de surface inclinée (14) de la saillie (12, 28) par laquelle est intro- duite la lumière de l'émetteur de lumière avec la perpendiculaire à la surface de la plaque (10, 26) est au plus égal au complément à 90' de l'angle de réflexion interne totale de la lumière à la surface la plaque (10, 26), compte tenu des milieux adjacents aux surfaces de la plaque, et l'axe central d'émission de lumière de l'émetteur de lumière (24, 40) est sensiblement perpendiculaire à la partie de surface inclinée de la saillie (12, 28) par laquelle est introduite la lumière. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'émetteur de lumière (24, 40) est monté sur un organe plan (22, 38), et le dispositif d'injection comporte un support (18, 34) destiné à être fixé à la plaque (10, 26) et supportant l'organe plan (22, 38). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en 25 ce que le support {18, 34) comporte deux organes plans (22, 38) munis d'un émetteur de lumière (24, 40). 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la saillie (12) est formée en une seule pièce avec la plaque (10). 30 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la saillie (28) est rapportée à la surface de la plaque (26). 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la saillie (28) est collée à la surface de la plaque 35 (26) par une colle optique. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la saillie (12, 28) comporte au moins deux surfaces planes inclinées, et unémetteur de lumière (24, 40) coopère avec chaque surface plane inclinée de la saillie (12, 28). 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la saillie (12, 28) a une forme 5 de segment de cylindre de section circulaire. 9. Elément à source étendue de lumière, caractérisé en ce qu'il comprend une plaque (10, 26) de matière transparente comprenant au moins deux dispositifs d'injection de lumière selon l'une quelconque des revendications précé- 10 dentes. 10. Elément selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il constitue une pièce d'habillage intérieur d'auto-mobile.