Brevet FR2930814A1 — publié le 20091106

DISPOSITIF DE REFROIDISSEMENT DE SOURCES LUMINEUSES POUR VEHICULE AUTOMOBILE Domaine de l'invention L'invention concerne un dispositif de refroidissement de sources lumineuses pour véhicule automobile dans lequel les sources lumineuses sont réalisées au moyen de diodes électroluminescentes. L'invention concerne également un véhicule automobile comportant un tel dispositif de refroidissement. L'invention trouve des applications clans le domaine de l'automobile et, en particulier, dans le domaine de l'éclairage et de la signalisation pour véhicule automobile. Etat de la technique Généralement, un véhicule automobile comporte des dispositifs d'éclairage situés à l'avant du véhicule, encore appelés projecteurs. Chaque dispositif d'éclairage comporte un boîtier fermé par une glace de fermeture, dans lequel est installée une source lumineuse. Actuellement, la plupart des dispositifs d'éclairage sont associés à des dispositifs de lavage pour en nettoyer la glace de fermeture, généralement appelés lave projecteurs. Pour résoudre les problèmes de chaleur concentrée dans les boîtiers de projecteur, il est possible de réaliser des sources lumineuses à partir de diodes électroluminescentes, comme décrit dans le brevet FR 2 885 990. Une telle source lumineuse est réalisée au moyen d'une pluralité de diodes électroluminescentes, ou LEDs, éventuellement associées en modules et montées sur une platine fixe ou mobile. La température atteinte par une diode électroluminescente est de l'ordre de 100°C à 150°C. Une telle source lumineuse présente l'avantage d'offrir un rendement important, pouvant dépasser celui des lampes à incandescence, et dont la chaleur est répartie sur l'ensemble des modules. En effet, les diodes électroluminescentes étant regroupées en modules à l'intérieur du boîtier, la source lumineuse est formée de plusieurs points lumineux répartis dans l'ensemble du boîtier. La chaleur émise par la source lumineuse est donc répartie dans l'ensemble du boîtier, ce qui évite l'existence d'un point unique de chaleur concentrée. Toutefois, même si la température d'une source lumineuse constituée de diodes électroluminescentes est relativement faible par rapport à la température d'une lampe à incandescence et même si les points chauds sont répartis dans le boîtier, il est tout de même nécessaire de refroidir une telle source lumineuse. En effet, les diodes électroluminescentes, et notamment celles qui sont employées en éclairage automobile, sont des diodes de puissance qui supportent mal leur propre chaleur. Lorsqu'une diode électroluminescente chauffe, elle perd de sa performance d'éclairage. Pour refroidir des composants électroniques, et notamment des diodes de puissance, il est connu de monter ces composants à refroidir sur un radiateur. Un radiateur est généralement associé à chaque composant, qui se trouve alors refroidi par l'air ambiant circulant par convection naturelle ou forcée autour d'ailettes formées sur ce radiateur. Dans le cas où le composant est une LED montée dans un dispositif d'éclairage ou de signalisation d'un véhicule, l'air ambiant est l'air présent dans le boîtier du dispositif. Il est donc relativement chaud, c'est-à-dire à une température voisine de 95 à 100°C. Il est, par conséquent, nécessaire d'utiliser un radiateur de dimensions relativement grandes pour refroidir suffisamment ce composant. De plus, dans les nouveaux dispositifs d'éclairage développés actuellement, les sources lumineuses sont montées sur des platines légères mobiles en rotation pour assurer l'orientation du faisceau lumineux grâce à un système de type DBL (acronyme venant de l'expression anglo-saxonne � Dynamic Bending Light �). Les radiateurs associés aux LEDs doivent être de petite taille de manière à ne pas être trop lourds, de sorte que la puissance des moteurs mettant en rotation les platines supportant les LEDs associées à ces radiateurs reste acceptable. Pour améliorer le refroidissement des diodes de. puissance il est alors connu d'associer des ventilateurs aux radiateurs ce qui permet de diminuer la taille nécessaire de chaque radiateur. Il faut alors ajouter un système de refroidissement supplémentaire ce qui complique le dispositif et occupe un espace dans le boîtier du projecteur. Exposé de l'invention L'invention a justement pour but de remédier aux inconvénients des dispositifs décrits précédemment. A cette fin, l'invention propose de refroidir les sources lumineuses réalisées en particulier au moyen de diodes électroluminescentes à l'aide d'une circulation de liquide, ce liquide étant par exemple déjà disponible sur le véhicule. Dans ce but, l'invention prévoit un dispositif de refroidissement d'au moins une source lumineuse telle que une diode électroluminescente dont le substrat est monté sur un moyen d'échange de chaleur. Selon l'invention, caractérisé en ce que le moyen d'échange de chaleur transfère la chaleur du substrat à un liquide apte à circuler dans un circuit de liquide dans un véhicule automobile. L'invention peut comporter également une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, seules ou en combinaison : û au moins une diode électroluminescente constitue au moins une des sources lumineuses d'un projecteur et/ou d'un feu de signalisation du véhicule automobile. û le circuit de liquide est un circuit de liquide lave-glace ; û le circuit de liquide lave glace distribue le liquide chauffé par le moyen d'échange de chaleur sur la glace du projecteur et/ou d'un feu de signalisation dont la LED qui porte le moyen d'échange de chaleur constitue la source lumineuse ; û le liquide d'un réservoir du circuit du liquide lave glace est chauffé par au moins un moyen d'échange de chaleur ; û le liquide du réservoir est destiné au nettoyage de la glace d'au moins un dispositif d'éclairage ou de signalisation et/ou du pare-brise et/ou de la lunette arrière ; û le circuit du liquide lave glace comporte un circuit fermé de chauffage du liquide comprenant en série le réservoir et le moyen d'échange de chaleur ; û le circuit fermé de chauffage comporte en outre un clapet anti-retour ; û le circuit fermé de chauffage comporte en outre une pompe ; û le dispositif comporte au moins un orifice pour distribuer le liquide lave-glace sur la glace d'au moins un dispositif d'éclairage ou de signalisation et/ou sur le pare-brise et/ou sur la lunette arrière et l'orifice est placé sur le réservoir à une hauteur telle qu'il subsiste toujours un volume résiduel de liquide lave-glace suffisant pour assurer la circulation de ce liquide dans le circuit fermé ; û le moyen d'échange de chaleur est monté sur une platine mobile en rotation pour former une source lumineuse orientable ; Brève description des dessins La figure 1 représente schématiquement un exemple d'un premier mode de réalisation conforme à l'invention, et La figure 2 représente schématiquement un exemple d'un deuxième mode de réalisation conforme à l'invention. Sur les différentes figures, sauf indication contraire, les mêmes éléments sont affectés des mêmes signes de référence. Description détaillée de modes de réalisation de l'invention La figure 1 représente un exemple de dispositif d'éclairage 1, appelé aussi projecteur, ou d'un dispositif de signalisation, aussi appelé feu, équipé d'une source lumineuse constituée d'une ou plusieurs diodes électroluminescentes (LEDs) et d'un dispositif de refroidissement selon l'invention. Ce dispositif d'éclairage ou de signalisation 1 comporte un boîtier 3 fermé par une glace de fermeture 2 par laquelle est émis le faisceau d'éclairage ou de signalisation. Ce boîtier 3 est généralement réalisé dans un matériau plastique. La glace de fermeture 2 est montée de façon étanche sur le boîtier 3. A l'intérieur du boîtier 3, une source lumineuse 4 est réalisée au moyen d'au moins une LED 4. Cette source lumineuse 4 peut être montée mobile en rotation à l'intérieur du boîtier 3. L'orientation de la source lumineuse 4 est alors obtenue grâce à un moteur d'actionnement, ou à un dispositif de réglage manuel, non représentés sur la figure. Dans la description qui suit, le terme � glace � est utilisé pour désigner aussi bien la glace de fermeture des dispositifs d'éclairage ou de signalisation que le pare- brise ou la lunette arrière du véhicule. De même, le terme de � liquide lave glace � désigne aussi bien le liquide destiné au nettoyage du pare-brise et/ou de la lunette arrière que le nettoyage de la glace des dispositifs d'éclairage ou de signalisation. De même, l'expression � lave-projecteur � désigne aussi bien des dispositifs destinés au lavage des glaces des projecteurs proprement dits que des dispositifs destinés au lavage des glaces des dispositifs de signalisation. Plusieurs LEDs 4 peuvent être montées séparément ou, au contraire, de façon regroupée sous la forme de modules. Les modules peuvent être dispersés à l'intérieur du boîtier 3. Dans le dispositif d'éclairage ou de signalisation 1, les diodes 4 sont généralement montées sur une platine, non représentée sur la figure, qui peut être actionnée par un moteur. Dans l'exemple de la figure 1, conformément à la présente invention, les LEDs 4 sont refroidies par un dispositif de refroidissement 5. Ce dispositif de refroidissement 5 est intégré dans le circuit de liquide lave glace du véhicule. Le circuit de liquide lave glace comporte un réservoir de liquide lave glace 6 muni de différents orifices 7a et 7b. L'orifice 7a communique par l'intermédiaire de canalisations 8a avec un gicleur 9 de lave pare-brise P, une pompe 10 assurant la pression et le débit nécessaires au nettoyage de ce pare-brise P. L'orifice 7b communique par l'intermédiaire de canalisations 8b avec un gicleur situé à l'extrémité du lave-projecteur 11, assurant la distribution du liquide sur la glace 2 du dispositif d'éclairage ou de signalisation 1. De manière connue, un lave-projecteur comprend une ou plusieurs buses ou gicleurs alimentés en liquide de lavage sous pression. Dans le cas d'un projecteur ou dispositif d'éclairage, ces buses ou gicleurs sont placés en face de la glace du projecteur à une distance déterminée, et ils projettent le liquide de lavage en direction de la glace du projecteur pour effectuer son nettoyage sous l'action d'une pompe 12. Selon l'exemple du premier mode de réalisation conforme à l'invention représenté sur la figure 1, la canalisation 8b assurant la distribution du liquide sur la glace du dispositif d'éclairage ou de signalisation 1 est chauffée par contact thermique entre la canalisation 8b et un moyen d'échange de chaleur 13 sur lequel est monté le substrat 14 de la LED 4. En fonctionnement, la pompe 12 déplace le liquide lave glace du réservoir 6 vers les lave-projecteurs Il, et le liquide qui traverse la canalisation 8b est chauffé par le moyen d'échange de chaleur 13 qui transmet efficacement la chaleur des LEDs. Le moyen d'échange de chaleur ou échangeur 13 est de manière connue constitué d'un bloc métallique en contact intime avec le substrat 14 de la LED 4, et dans lequel un réseau de conduites permes: au liquide du circuit de liquide lave-glace de circuler afin d'évacuer les calories apportées à ce bloc par le substrat 14. II est ainsi possible de simultanément : - refroidir au moins temporairement les LED 4 par l'intermédiaire de leurs substrats 14 - chauffer le liquide lave projecteur pour obtenir un nettoyage plus performant de la glace du projecteur et en assurer le dégivrage le cas échéant. L'invention s'applique au cas où les LEDs sont montées sur des platines mobiles en rotation pour obtenir une fonction d'éclairage en virage, de type DBL. Dans ce cas, on pourra prévoir qu'au moins une partie des canalisations 8b soit souple, pour permettre la circulation de liquide entre l'échangeur 13 mobile en rotation avec le substrat 14 de la LED 4, et le réservoir 6. La figure 2 représente un mode de réalisation préféré de l'invention, où les diodes 4 sont refroidies par un dispositif de refroidissement 5 intégré dans un circuit fermé 15 de chauffage du liquide lave glace. Sur la figure 2, les canalisations du circuit fermé 15 sont symbolisées par des flèches doubles. Au moins une des canalisations du circuit fermé 15 est chauffée par contact thermique avec le moyen d'échange de chaleur 13 sur lequel est monté le substrat 14 de la LED 4. A cet effet, le réservoir 6 comporte, en plus des orifices traditionnels 16a et 16b pour la distribution du liquide lave glace sur les projecteurs, le pare-brise P et/ou la lunette arrière respectivement, des orifices 16c et 16d pour la circulation du liquide lave glace dans le circuit fermé de chauffage 15. De préférence, les orifices de prélèvement de liquide 16a et 16b autres que ceux qui sont en communication avec le circuit fermé 15 sont situés sur le réservoir 6 à une hauteur (par rapport au fond de ce réservoir) telle qu'il subsiste toujours un volume résiduel de liquide suffisant pour assurer la circulation de ce liquide dans le circuit fermé 15. De même, les orifices 16c et 16d de communication du réservoir 6 avec ce circuit fermé 15 seront de préférence situés sur le réservoir 6 le plus bas possible, par exemple dans le fond de ce réservoir 6. La circulation de liquide dans le circuit fermé 15 peut s'établir par convection naturelle, ce qui implique que d'une part le réservoir 6 soit situé à un niveau plus élevé que celui auquel se trouve le moyen d'échange de chaleur 13 avec le substrat 14 de la LED 4, et que d'autre part la canalisation entre cet échangeur 13 et l'orifice 16d de retour du liquide dans le réservoir 6 ne présente pas de zone coudée pouvant former siphon. Une des canalisations du circuit fermé 15 pourra alors comporter un clapet anti-retour 17. Le circuit fermé 15 peut également comporter des moyens pour forcer la circulation de liquide dans ce circuit, tels qu'une pompe de circulation 18. On pourra alors prévoir que cette pompe 18 fonctionne en permanence lorsque le moteur du véhicule est en marche, ou ne fonctionne que lorsque la LED 4 est allumée, ou encore ne fonctionne que lorsque le substrat 14 a atteint une température prédéterminée. Comme dans le mode de réalisation de la figure 1, le circuit fermé 15 permet de simultanément : refroidir au moins temporairement les LEDs 4 par l'intermédiaire de leurs substrats 14 chauffer au moins temporairement le liquide de lavage des projecteurs, mais aussi le liquide de lavage du pare-brise et/ou de la lunette arrière, pour obtenir un nettoyage plus performant de ces surfaces, et en assurer éventuellement le dégivrage. Comme dans le mode de réalisation de la figure 1, l'invention s'applique également au cas où les LEDs sont montées sur des platines mobiles en rotation pour obtenir une fonction d'éclairage en virage, de type DBL, en prévoyant qu'au moins une partie des canalisations du circuit fermé 15 soit souple, pour permettre la circulation de liquide entre l'échangeur 13 mobile en rotation avec le substrat 14 de la LED 4, et le réservoir 6. En variante, la canalisation en comrnunication avec l'échangeur 13 peut être constituée d'un caloduc. Pour mémoire, on rappelle qu'un caloduc est un élément ayant une enveloppe conductrice thermique, par exemple une enveloppe en cuivre, remplie d'un matériau poreux qui assure le transfert de chaleur par changement de phase et par mouvement de capillarité. Plus précisément, le matériau poreux est imbibé d'un fluide caloporteur, par exemple de l'eau et de l'alcool. L'alcool s'évapore au point chaud et se condense au point froid puis revient, par capillarité, vers le point chaud, ce qui assure un transfert de la chaleur d'une extrémité du caloduc vers l'autre extrémité du caloduc. Le caloduc a l'avantage de ne pas être tributaire de la gravité et, par conséquent, de pouvoir être utilisé dans toutes les positions, c'est-à-dire pas nécessairement verticale. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits, mais elle est susceptible de recevoir de nombreuses variantes qui apparaîtront à l'homme de l'art sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS1 û Dispositif de refroidissement d'au moins une source lumineuse telle que une diode électroluminescente (4) dont I.e substrat (14) est monté sur un moyen d'échange de chaleur (13), caractérisé en ce que le moyen d'échange de chaleur (13) transfère la chaleur du substrat (14) à un liquide apte à circuler dans un circuit (7b, 8b, 15) de liquide dans un véhicule automobile. 2 û Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que au moins une diode électroluminescente (4) constitue au moins une des sources lumineuses d'un projecteur et/ou d'un feu de signalisation (1) du véhicule automobile. 3 û Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit de liquide (7b, 8b, 15) est un circuit de liquide lave-glace. 4 û Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le circuit (7b, 8b, 15) de liquide lave glace distribue le liquide chauffé par le moyen d'échange de chaleur (13) sur la glace (2) du projecteur et/ou d'un feu de signalisation (1) dont la LED (4) qui porte le moyen d'échange de chaleur (13) constitue la source lumineuse. 5 û Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le liquide d'un réservoir (6) du circuit (7b, 8b, 15) du liquide lave glace est chauffé par au moins un moyen d'échange de chaleur (13). 6 û Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le liquide du réservoir (6) est destiné au nettoyage de la glace (2) d'au moins un dispositif d'éclairage ou de signalisation (1) et/ou du pare-brise (P) et/ou de la lunette arrière. 7 û Dispositif selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que le circuit du liquide lave glace comporte un circuit fermé (15) de chauffage du liquide comprenant en série le réservoir (6) et le moyen d'échange de chaleur (13). 8 û Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le circuit fermé (15) de chauffage comporte en outre un clapet anti-retour (17). 9 û Dispositif selon l'une des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce que le circuit fermé de chauffage (15) comporte en outre une pompe (18). 10 û Dispositif selon l'une des revendications 4 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un orifice (16a, 16b) pour distribuer le liquide lave-glace sur la glace d'au moins un dispositif d'éclairage ou de signalisation et/ou sur le pare-briseet/ou sur la lunette arrière et en ce que l'orifice (16a, 16b) est placé sur le réservoir (6) à une hauteur telle qu'il subsiste toujours un volume résiduel de liquide lave-glace suffisant pour assurer la circulation de ce liquide dans le circuit fermé (15). 11 û Dispositif selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moyen d'échange de chaleur (13) est monté sur une platine mobile en rotation pour former une source lumineuse orientable.