Brevet FR2927404A1 — publié le 20090814

Système optique avec fonction principale et fonction décorative pour véhicule automobile. La présente invention a pour objet un système optique pour véhicule automobile présentant une fonction principale et une fonction de décoration, réalisées au moyen d'au moins une source lumineuse de type diode électroluminescente. L'invention a essentiellement pour but de proposer, à partir d'un nombre de sources lumineuses limité, des systèmes optiques réalisant une fonction optique principale tout en réalisant une fonction décorative, notamment par l'éclairage d'un écran formant alors un rideau de lumière. Par système optique, on désigne un élément formant partie ou totalité d'un dispositif projecteur, présentant au moins une source lumineuse et des moyens de réalisation d'au moins une fonction optique ; par fonction optique, on désigne la production d'un faisceau lumineux réglementaire pour la réalisation d'un des feux mentionnés ci-dessous. Le domaine de l'invention est, d'une façon générale, celui des projecteurs de véhicule automobile. Dans ce domaine, on connaît différents types de projecteurs, parmi lesquels on trouve essentiellement : - des feux de position, d'intensité et de portée faible ; - des feux de croisement, ou codes, d'intensité plus forte et de portée sur la route avoisinant 70 mètres ; - des feux de route longue portée, et des feux de complément de type longue portée, dont la zone de vision sur la route avoisine 200 mètres ; - des projecteurs perfectionnés, dits bimodes, qui cumulent les fonctions de feux de croisement et de feu de route en incorporant un cache amovible ; - des feux anti-brouillard ; - des feux de signalisation, notamment des indicateurs de direction ; - des dispositifs projecteurs placés à l'arrière du véhicule, notamment des feux de recul, ou des lanternes ; - des dispositifs projecteurs à usage diurne, appelés dispositifs projecteurs DRL (pour Daytime Running Light en langue anglaise).... Pour l'ensemble de ces projecteurs, traditionnellement, on utilise des sources lumineuses de type lampes halogènes, ou lampes à décharge. Mais depuis quelques années, les équipementiers automobiles ont proposé l'utilisation de diodes électroluminescentes, ou leds ; cette utilisation concernait initialement essentiellement les feux de signalisation ou les feux arrière, mais une augmentation de la puissance disponibles au niveau des leds permet désormais d'envisager de nouvelles utilisations de ces sources lumineuses, notamment pour réaliser les fonctions lumineuses présentes à l'avant du véhicule, et plus précisément les fonctions DRL. Les diodes électroluminescentes permettant la réalisation de ce type de fonction sont parfois désignées comme des leds de puissance. Une led de puissance est, plus généralement, une led permettant, seule ou en association avec d'autres leds, la réalisation de fonctions d'éclairage autres que les fonctions de signalisation et les fonctions associées aux dispositifs projecteurs disposés à l'arrière des véhicules. Les diodes électroluminescentes présentent un certain nombre d'avantages : - tout d'abord, depuis longtemps, on sait que ce type de diodes ne rayonne pas de façon omnidirectionnelle, mais rayonne dans un demi espace opposé à un substrat qui supporte la jonction P-N de la diode considérée ; ainsi, en utilisant un rayonnement plus directif que les lampes halogènes, ou à décharge, de l'état de la technique, la quantité d'énergie perdue est moins importante qu'avec les lampes à décharge ou halogènes ; - ensuite, on a récemment perfectionné ces diodes en terme d'intensité de puissance de rayonnement. De plus, les diodes fabriquées émettent un rayonnement depuis longtemps dans le rouge, mais désormais également dans le blanc, ce qui accroît le champ de leurs utilisations envisageables. La quantité de chaleur qu'elles dégagent est relativement limitée, et un certain nombre de contraintes, liées à la dissipation de la chaleur dans les dispositifs projecteurs de l'état de la technique, disparaissent ; la problématique de dissipation de chaleur demeure cependant importante pour les Ieds de puissance ; - enfin, les diodes consomment moins d'énergie, même à intensité de rayonnement égal, que les lampes à décharge ou les lampes halogènes ; elles sont peu encombrantes, et leur forme particulière offre des possibilités nouvelles pour la réalisation et la disposition des surfaces complexes qui leur sont associées, notamment en les disposant au sur des supports électroniques de type support électronique flexible. De plus en plus, notamment pour répondre à des critères esthétiques souhaités par les constructeurs automobiles, l'utilisation des Ieds s'est développée. Cette utilisation permet notamment la réalisation de dispositifs projecteurs présentant des volumes originaux, en disposant les leds tridimensionnellement, c'est-à-dire sur un substrat support non plan, au sein des dispositifs projecteurs considérés. En outre, on a récemment proposé un système optique dans lequel différentes leds étaient spécifiquement utilisées pour réaliser un rideau de lumière au moyen d'un écran interne au système optique, dans lequel la lumière produite par la diode ou par les diodes se propage, ledit système optique réalisant par ailleurs une fonction optique, dite fonction optique principale par comparaison avec une autre fonction optique éventuellement réalisée par le système optique considéré, matérialisée par un faisceau lumineux généré par une tierce source lumineuse. Il est, dans ce système optique, nécessaire de faire intervenir une pluralité de sources lumineuses, les leds utilisées n'intervenant pas dans l'élaboration de la fonction optique principale. Le coût d'un tel système optique est en conséquence élevé, du fait du nombre important de sources lumineuses qu'il nécessite, et son encombrement est, pour les mêmes raisons, significatif. Par rideau de lumière, on désigne une surface illuminée d'une partie d'un système optique, l'illumination étant produite par des rayons lumineux circulant à l'intérieur d'un volume délimité notamment par ladite surface illuminée. Le rideau de lumière peut avoir une fonction uniquement décorative, c'est à dire ne réalisant pas, ou ne contribuant pas û ou de façon non significative û à l'élaboration d'une fonction optique principale. Le rideau de lumière peut également être utilisé pour réaliser, ou contribuer à la réalisation d'une fonction d'éclairage ou de signalisation principale, telle qu'une fonction side-marker. Avantageusement, l'illumination produite est la plus continue possible, sans effet de pixellisation. L'objet de l'invention propose une solution aux problèmes et inconvénients qui viennent d'être exposés. Dans l'invention, on propose un système optique dans lequel on limite le nombre de sources lumineuses intervenant, et notamment le nombre de leds, celles-ci étant utilisées pour réaliser simultanément une fonction principale et une fonction de décoration du système optique considéré. A cet effet, on propose, dans les systèmes optiques selon l'invention, des moyens pour répartir les différents rayons produits par la source lumineuse entre un premier ensemble de rayons destinés à réaliser la fonction optique, et un deuxième ensemble destiné à réaliser la fonction décoration. L'invention concerne donc essentiellement un système optique pour véhicule automobile, ledit système optique comportant au moins une source lumineuse de type led, chaque led du système optique produisant un ensemble de rayons lumineux, caractérisé en ce que le système optique comporte des moyens pour diviser l'ensemble de rayons lumineux produits par chaque led entre un premier faisceau lumineux contribuant à la réalisation d'une fonction optique principale et un deuxième faisceau lumineux contribuant à la réalisation d'une fonction décorative. Le système optique selon l'invention peut comporter, en plus des caractéristiques principales qui viennent d'être mentionnées dans le paragraphe précédent, une ou plusieurs caractéristiques supplémentaires parmi les suivantes: - la fonction décorative est réalisée par la propagation du deuxième faisceau lumineux dans un écran pour former un rideau de lumière ; - les moyens pour diviser l'ensemble des rayons lumineux produits par chaque led consistent en une surface oblique disposée en sortie d'au moins un guide de lumière à l'entrée duquel est disposée une des leds du système optique, ladite surface oblique interceptant une partie desdits rayons lumineux pour les réfléchir vers l'écran formant le rideau de lumière ; - l'écran est réalisé dans une matière plastique transparente, notamment du type PMMA (pour Polyméthylmethacrylate) ; - l'écran présente une forme bombée ; - les leds du système optique sont disposées sur un substrat plan ; le substrat peut être de type CEM1, FR4, SMI, MCPCB ou autres ; - chaque led est disposée à une première extrémité d'un guide de lumière, chaque guide de lumière présentant une longueur ajustée pour assurer la coplanarité d'un substrat supportant les Ieds ; - l'écran est délimité par une matière opaque empêchant la diffusion du deuxième faisceau lumineux au-delà de la surface extérieure dudit écran ; - la fonction principale présente une surface de diffusion annulaire, centrée sur une fonction d'éclairage distincte de la fonction optique principale ; - les leds sont supportées par un substrat en forme de couronne ; - le système optique comporte une led unique, disposée au niveau du sommet d'un élément diffuseur de lumière de type bonnette ; - les moyens pour diviser l'ensemble des rayons lumineux produits par la led unique sont disposés : - d'une part entre la led et le sommet de la bonnette, une partie des rayons lumineux produits par la led étant ainsi diffusés dans un pourtour d'un volume central permettant la réalisation de la fonction optique principale ; - et d'autre part au niveau de l'extrémité de sortie dudit pourtour, une première portion de la partie des rayons lumineux diffusée dans ledit pourtour étant ainsi diffusée vers un écran formant un rideau de lumière. - la partie des rayons lumineux diffusée dans le pourtour du volume central et n'appartenant pas à la première portion contribue à la réalisation de la fonction 3C) optique principale. Les caractéristiques supplémentaires sont associées, selon toutes les combinaisons possibles et dans la mesure où ces caractéristiques supplémentaires ne s'excluent pas mutuellement, dans différents exemples de réalisation de l'objet de l'invention. 35 La présente invention se rapporte également à un véhicule automobile équipé d'un système optique selon l'invention, avec ses caractéristiques principales, et éventuellement une ou plusieurs caractéristiques supplémentaires qui viennent d'être mentionnées. L'invention et ses différentes applications seront mieux comprises à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Celles-ci ne sont présentées qu'à titre indicatif et nullement limitatif de l'invention. Les figures montrent : - à la figure 1, une vue en perspective d'un premier exemple de réalisation de système optique selon l'invention - à la figure 2, une représentation schématique d'une coupe du premier exemple de réalisation de système optique selon l'invention - à la figure 3-A, une représentation fonctionnelle en coupe du premier exemple de réalisation de système optique selon l'invention ; -à la figure 3-B, une représentation fonctionnelle en coupe d'un détail du premier exemple de réalisation de système optique selon l'invention ; - à la figure 4-A, une vue de devant d'un deuxième exemple de réalisation de système optique selon l'invention - à la figure 4-B, une vue de derrière du deuxième exemple de réalisation de système optique selon l'invention - à la figure 5-A, une représentation schématique d'une coupe du deuxième exemple de réalisation de système optique selon l'invention - à la figure 5-B, une représentation schématique en coupe d'un détail du deuxième exemple de réalisation de système optique selon l'invention ; - à la figure 6-A, une vue de devant d'un troisième exemple de réalisation de système optique selon l'invention - à la figure 6-B, une vue de derrière du troisième exemple de réalisation de système optique selon l'invention -à la figure 7-A, une représentation schématique d'une coupe du troisième exemple de réalisation de système optique selon l'invention - à la figure 7-B, une représentation schématique en coupe d'un premier détail du troisième exemple de réalisation de système optique selon l'invention ; - à la figure 7-C, une représentation schématique en coupe d'un deuxième détail du troisième exemple de réalisation de système optique selon l'invention. Les différents éléments apparaissant sur plusieurs figures auront gardé, sauf précision contraire, la même référence. Les figures 1, 2, 3-A et 3-B montrent un premier exemple de réalisation de système optique selon l'invention. Dans ce premier exemple, un système optique 100 comporte notamment une pluralité de leds 101, produisant des rayons lumineux 102, les leds 101 étant disposées sur un substrat plan 103 assurant le maintien des différentes leds ainsi que leur pilotage. Chacune des leds 101 est disposée à une première extrémité, dite extrémité d'entrée, d'un guide injecteur de lumière 104, qui permet de collimater, c'est-à-dire de transmettre parallèlement, les rayons lumineux 102 jusqu'à une glace de sortie 105, neutre optiquement. Les rayons lumineux 102 sont divisés, en sortie de chaque guide 104, en : - un premier faisceau lumineux 106 réalisant une fonction optique principale 107 au travers de la glace de sortie 105 dans une direction principale correspondant au prolongement du guide 104 considéré ; - un deuxième faisceau lumineux 108, se propageant dans un volume limité 109, formant une couche 110 de faible épaisseur en surface de la glace de sortie 105, pour créer un rideau de lumière 111. La division des rayons lumineux 102 est réalisée en sortie de chaque guide de lumière par une surface oblique 112, formant une couronne en sortie du guide de lumière, rencontrée par une partie des rayons lumineux 102, provoquant la réflexion de ladite partie des rayons lumineux vers la couche 110. Dans l'exemple représenté, la glace de sortie est galbée ; la taille des guides injecteurs de lumière 104 est adaptée pour que les leds 101 soient effectivement disposées sur le substrat plan 103. Une matière opaque 113 délimite avec précision la partie de la glace de sortie 105 réalisant le rideau de lumière. Les figures 4-A, 4-B, 5-A et 5-B montrent un deuxième exemple de réalisation de système optique selon l'invention. Dans ce deuxième exemple, un système optique 200 est en fait constitué d'un premier sous-système optique 201 et d'un deuxième sous-système optique 202 imbriqués. Le premier sous-système optique 201 est constitué d'une pluralité de leds 203, disposées sur un substrat plan 204 en forme de couronne dans l'exemple représenté. Le substrat en couronne 204 est disposé en regard d'un guide de lumière 205 de forme adaptée à la forme observée par la disposition des leds, donc de forme cylindrique dans l'exemple représenté. Les rayons lumineux 206 produits par les leds 203 sont collimatés et transmis jusqu'à l'extrémité, visible depuis l'extérieur, du guide de lumière 205, où une partie desdits rayons lumineux est réfléchie par une surface oblique 207 vers un écran 212 bombé, en forme de champignon dont la partie centrale est constituée par le volume entouré par le guide de lumière 205. La partie des rayons lumineux réfléchie donne naissance à un rideau de lumière 208 qui se propage dans une matière transparente servant de guide de lumière surfacique ; l'autre partie, non réfléchie, est transmise en directe au niveau de l'extrémité du guide de lumière pour former une fonction optique principale 209, par exemple une fonction stop ou un indicateur de direction, dont la forme (213) est donc celle d'une couronne. Le deuxième sous-système optique 202 occupe le volume du système 200 correspondant à l'espace intérieur du guide de lumière 205. Dans l'exemple représenté, on y a placé des éléments pour réaliser une fonction optique faisant intervenir un réflecteur 210 au sein duquel est disposée une source lumineuse 211. Les figures 6-A, 6-B, 7-A, 7-B et 7-C montrent un troisième exemple de réalisation de système optique selon l'invention. Dans cet exemple, un système optique 300 est réalisé en faisant intervenir une unique led 301, placée sur un substrat 302 au sommet d'un élément optique de type bonnette 303. L'extrémité de sortie de la bonnette 303 permet la réalisation d'une fonction optique principale 304, de type feu stop ou indicateur de direction. L'extrémité de sortie de la bonnette forme le fond d'un volume en forme de cône 306 de révolution, dont le périmètre de la base, en forme de couronne 305, réalise également une émission directe 308 des rayons lumineux 307 émis par la led 301 contribuant à la réalisation de la fonction optique principale 304. Cette dernière contribution est réalisée grâce à la propagation, dans un volume 309 définissant un pourtour extérieur du cône de révolution 306, d'une partie des rayons lumineux émis par la led, qui ont été déviés, avant leur entrée dans la bonnette, par un guide de lumière 310 présentant une face 311 apte à réaliser une réflexion adaptée. Une partie 312 des rayons lumineux qui ont été déviés par le guide de lumière sont une nouvelle fois déviés au niveau de la couronne 305 par la présence d'une surface oblique 313 permettant la réflexion de ces rayons lumineux déviés deux fois vers un écran bombé 314, en forme de champignon ; la diffusion de rayons lumineux permet la réalisation d'un rideau de lumière décoratif 315. La surface 316 visible du cône de révolution 306 disposée entre l'extrémité de sortie de la bonnette 303, formant le sommet du cône 306, et la couronne 305 constitue également une surface formant un rideau de lumière.25 REVENDICATIONS 1- Système optique (100 ; 200 ; 300) pour véhicule automobile, ledit système optique comportant au moins une source lumineuse de type led (101 ; 203 ; 301), chaque led du système optique produisant un ensemble de rayons lumineux (102 ; 206 ; 307), caractérisé en ce que le système optique (100 ; 200 ; 300) comporte des moyens (112 ; 207 ; 310 ; 313) pour diviser l'ensemble de rayons lumineux produits par chaque led entre un premier faisceau lumineux contribuant à la réalisation d'une fonction optique principale (107 ; 209 ; 304) et un deuxième faisceau lumineux contribuant à la réalisation d'une fonction décorative (111 ; 208 ; 315). 2- Système optique (100 ; 200 ; 300) selon la revendication précédente caractérisé en ce que la fonction décorative est réalisée par la propagation du deuxième faisceau lumineux dans un écran (105 ; 212 ; 314) pour former un rideau de lumière. 3- Système optique (100 ; 200 ; 300) selon la revendication précédente caractérisé en ce que les moyens pour diviser l'ensemble des rayons lumineux produits par chaque led consistent en une surface oblique(112) disposée en sortie d'au moins un guide de lumière (104) à l'entrée duquel est disposée une des leds (101) du système optique, ladite surface oblique interceptant une partie desdits rayons lumineux pour les réfléchir vers l'écran formant le rideau de lumière (111). 4- Système optique (100 ; 200 ; 300) selon l'une au moins des revendications 2 ou 3 caractérisé en ce que l'écran est réalisé dans une 25 matière plastique transparente, notamment du type PMMA. 5- Système optique (100 ; 200 ; 300) selon l'une au moins des revendications précédentes et selon la revendication 2 caractérisé en ce que l'écran présente une forme bombée. 6- Système optique (100 ; 200 ; 300) selon l'une au moins des 30 revendications précédentes caractérisé en ce que les leds (101) du système optique sont disposées sur un substrat plan (103). 7- Système optique (100 ; 200 ; 300) selon l'une au moins des revendications précédentes caractérisé en ce que chaque led est disposée à une première extrémité d'un guide de lumière (104), chaque guide de 35 lumière présentant une longueur ajustée pour assurer la coplanarité d'unsubstrat (103) supportant les leds (101). 8- Système optique (100 ; 200 ; 300) selon l'une au moins des revendications précédentes et selon la revendication 2 caractérisé en ce que l'écran (105) est délimité par une matière opaque (113) empêchant la diffusion du deuxième faisceau lumineux (111) au-delà de la surface extérieure dudit écran. 9- Système optique (100 ; 200 ; 300) selon l'une au moins des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que la fonction principale présente une surface de diffusion annulaire, centrée sur une fonction d'éclairage distincte de la fonction optique principale. 10- Système optique (100 ; 200 ; 300) selon la revendication précédente caractérisé en ce que les leds sont supportées par un substrat en forme de couronne (213). 11- Système optique (100 ; 200 ; 300) selon l'une au moins des revendications 1 à 6 caractérisé en ce qu'il comporte une led unique (301), disposée au niveau du sommet d'un élément diffuseur de lumière de type bonnette (303). 12- Système optique (100 ; 200 ; 300) selon la revendication précédente caractérisé en ce que les moyens pour diviser l'ensemble des rayons lumineux produits par la led (301) unique sont disposés : - d'une part entre la led (301) et le sommet de la bonnette (303), une partie des rayons lumineux produits par la led (301) étant ainsi diffusés dans un pourtour (309) d'un volume central permettant la réalisation de la fonction optique principale ; - et d'autre part au niveau de l'extrémité de sortie dudit pourtour (309), une première portion de la partie des rayons lumineux diffusée dans ledit pourtour étant ainsi diffusée vers un écran (314) formant un rideau de lumière. 13- Système optique (100 ; 200 ; 300) selon la revendication précédente caractérisé en ce que la partie (308) des rayons lumineux diffusée dans le pourtour du volume central et n'appartenant pas à la première portion contribuent à la réalisation de la fonction optique principale. 14- Véhicule automobile caractérisé en ce qu'il est équipé du système optique (100 ; 200 ; 300) selon l'une au moins des revendications précédentes.