Brevet FR2943799A1 — publié le 20101001

Lentille pour module d'éclairage pour projecteur de véhicule. L'invention est relative à un module d'éclairage pour projecteur de véhicule automobile comportant une lentille et une source lumineuse formée par une diode électroluminescente à plusieurs puces alignées suivant une direction horizontale, les puces voisines se succédant d'un pas et étant séparées par des bandes verticales n'émettant pas de lumière. L'invention concerne plus particulièrement, mais non exclusivement, un module d'éclairage pour donner un spot de faisceau route. Une diode luminescente, également appelée LED, à plusieurs puces séparées par des bandes n'émettant pas de lumière crée un défaut d'homogénéité dans le faisceau produit. L'invention a pour but, surtout, d'obtenir un faisceau lumineux de bonne performance et homogène, malgré les séparations existant entre les puces de la diode électroluminescente, notamment dans le cas d'un spot de faisceau route. Il est souhaitable en outre que la surface de sortie de la lentille présente un aspect attrayant. FR-A-2 765 312 a proposé un feu de signalisation comportant une source lumineuse constituée par un filament, et un écran intermédiaire avec une série de cellules optiques comportant chacune, sur une face intérieure une surface courbe de redressement et d'étalement de la lumière, et sur Une face extérieure un ensemble d'au moins deux facettes planes obliques. L'écran intermédiaire se trouve derrière une glace qui limite l'effet produit. En outre, la répartition d'un feu de signalisation ne correspond pas à celle souhaitée pour un spot de faisceau route, et la source de lumière est différente de celle constituée par une diode multipuce. L'invention a pour but, surtout, de fournir un module d'éclairage, notamment pour donner un spot de faisceau route, performant et homogène, avec comme source lumineuse une LED multipuce. L'objet selon l'invention, est ainsi une lentille pour module d'éclairage pour 3o projecteur de véhicule automobile comportant: - une face de sortie à facettes situées dans des plans orientés différemment, - une face d'entrée, chaque facette de sortie étant associée à une surface d'entrée de la face d'entrée, la forme de chaque surface d'entrée étant telle que chaque lentille partielle formée par une facette de sortie et sa surface d'entrée associée 35 admet un foyer et transforme les surfaces d'ondes sphériques admettant ce foyer (F) pour centre en une surface d'onde de sortie plane pouvant être distincte pour chaque lentille partielle, le foyer étant identique pour toutes les facettes de sortie. En d'autres termes, dans la lentille selon la présente invention chaque facette de sortie est associée une surface d'entrée de la face d'entrée de la lentille, cette surface d'entrée associée à la facette de sortie étant calculée de sorte que chaque lentille partielle formée par une facette de sortie et sa surface d'entrée associée soit stigmatique entre un foyer, identique pour toutes les facettes et situé au voisinage du centre de la source lumineuse, et un point à l'infini, éventuellement distinct entre différentes lentilles partielles. Le module selon l'invention présente un aspect de pierre précieuse tout en permettant d'obtenir un spot de bonne performance grâce à un multiplexage des images produites par les différentes lentilles partielles. Ceci permet de supprimer ou to de réduire les zones non éclairées correspondant aux bandes séparant les puces d'une LED. Généralement, la face de sortie de la lentille comporte une facette centrale orthogonale à l'axe optique du module et le point central de la facette centrale constitue le point de passage des surfaces d'onde de sortie. 15 Préférentiellement dans la lentille selon fa présente invention, le chemin optique entre le foyer et la surface d'onde correspondante est identique pour chaque lentille partielle, les surfaces d'onde de sortie de chacune des lentilles partielles passant par un même point. Préférentiellement, la face de sortie de ladite lentille comporte une facette centrale orthogonale à l'axe optique du module et le point 20 central de la facette centrale constitue le point de passage des surfaces d'onde de sortie. Préférentiellement, la forme de chaque surface d'entrée est telle que lesdites surfaces d'onde de sortie planes sont contenues dans des plans verticaux. Ainsi la surface de la face d'entrée de la lentille, correspondant à l'enveloppe extérieure recouvrant les différentes faces d'entrées, s'approche d'une surface de sortie lisse, 25 permettant ainsi de minimiser la présence de rayons parasites. Préférentiellement, la forme de chaque surface d'entrée permet d'obtenir des surfaces d'onde de sortie planes telles que l'image du foyer par chaque lentille partielle se situe à l'infini et certaines de ces images du foyer sont décalées horizontalement. Ainsi lorsqu'une source lumineuse est placée au foyer de la lentille 30 selon la présente invention, l'homogénéité de la tâche lumineuse produite est améliorée. Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux, la lentille présente une facette de sortie centrale, les autres facettes de sortie se répartissant autour de la facette de sortie centrale. Ces autres ,facettes de sortie sont inclinées 35 vers l'arrière en partant de leur point le plus proche de la facette de sortie, le foyer et la lentille étant agencés d'arrière en avant. Préférentiellement, l'image du foyer par une lentille partielle autre que la lentille partielle centrale est décalée, par rapport à l'image du foyer par la lentille partielle centrale, selon la même direction que le décalage du vecteur de la normale à la facette de sortie de la lentille partielle correspondante par rapport au vecteur de la normale à la facette de sortie centrale. Par exemple, si la normale à la facette est décalée vers la gauche, par rapport à une direction d'arrière en avant, et que l'on place une source lumineuse au foyer de la lentille, l'image de la source sera décalée vers la gauche. Avec ces caractéristiques, la courbure de la partie correspondante de la face d'entrée est ainsi diminuée. L'application de ces caractéristiques aux facettes de sortie de la lentille selon la présente invention, préférentiellement pour les facettes situées au bord de la face de sortie de la lentille selon la présente invention, permet de minimiser l'épaisseur globale de la lentille selon la présente invention. La présente invention a également pour objet un module d'éclairage pour véhicule automobile comprenant une lentille selon la présente invention. Préférentiellement, ce module d'éclairage comprend également une source lumineuse formée par une diode électroluminescente à plusieurs puces alignées suivant une direction horizontale, les puces voisines se succédant d'un pas et étant séparées par des bandes verticales n'émettant pas de lumière, ledit foyer étant situé environ au centre de la source lumineuse. Par � puce �, on entend l'élément semi-conducteur de la diode électroluminescente qui, lorsqu'il est alimenté en courant électrique, émet de la lumière. De préférence, les lentilles partielles de la lentille de ce module d'éclairage sont prévues pour donner des images entrelacées de la source lumineuse. Préférentiellement, la forme de chaque surface d'entrée permet d'obtenir des surfaces d'onde de sortie planes telles que l'image du foyer par chaque lentille partielle correspondante se situe à l'infini et certaines des images du foyer associées à l'ensemble des lentilles partielles sont décalées, de sorte que les lentilles partielles donnent des images entrelacées de la source lumineuse. Ainsi cela permet d'avoir un faisceau sans baisse d'intensité ou bandes noires, qui correspondraient aux bandes verticales séparant chaque puce. Le faisceau lumineux émis par le module d'éclairage est ainsi homogène, même en utilisant une source lumineuse à plusieurs puces. Les images entrelacées superposées sont avantageusement décalées d'une valeur donnée par la formule suivante : �(k.p/2-�) où : - � p � correspond à la distance angulaire entre les centres des images à l'infini des puces par la lentille partielle centrale, - � k � est un nombre entier et c Exemple de calcul de la lentille L Un exemple de calcul de lentille L est donné ci-après. Soit n le vecteur unitaire normal à une facette en un point M (voir Fig.1) Soit v un vecteur unitaire situé dans le plan de la facette. 25 Les composantes du vecteur v suivant un repère orthonormé sont 1 cos a v= sina 30 V ùr 1 J Les vecteurs v et n sont orthogonaux, d'où ù- v .n =0 nxcosa+nysina=-nZ ny nZ /nx2+ny2 cosa + sina= V nx 2 + ny2 V nx 2 + ny2 sina ' cos a ' 40 sin (a+a') d'où a et v 20 nx 35 4510 Soit h un vecteur unitaire situé dans le plan de la facette et orthogonal aux vecteurs n et v -* ù --. 5 h =n A v UnpointPdelafacetteestdelaforme M+v.v+h.h Soit d la direction des rayons émergeant de la facette et r leur direction dans la matière (Il d II = Il r Il = 1), et soit n1 l'indice de réfraction de la matière de la lentille : n1 r - d colinéaire à n 15 d'où -r (lois de Descartes) Equation optique 20 Soit 4 le sommet de la lentille. On suppose que toutes les ondes planes issues des facettes utilisées pour les calculs passent par 0, ce qui permet de donner une base commune aux chemins optiques utilisés pour chaque facette. Soit E le point de la face d'entrée correspondant au point P de la face de sortie, la 25 source étant placée à l'origine du repère, OE + n1 EP + PO. d = K (chemin optique, indépendant de P) posonsE=P-pr OE=K - PO.d - pnl Kp 35 2 -1> 0E2 =[OP - p ri =Kp2 + n12 p2- 2 Kp n1 p = 0P2 + p2 ù 2 OP . r p 4o d'où (n12-1)p2+2(OP.r-n1 Kp) p + Kp2- OP2 = 0 30 d'où p et E en fonction de h et v qui constituent un paramétrage de la surface recherchée. REVENDICATIONS1. Lentille (L) pour module d'éclairage pour projecteur de véhicule automobile s comportant: - une face de sortie (3) à facettes (4a...6c) situées dans des plans orientés différemment, - une face d'entrée (E), chaque facette de sortie (4a...6c) étant associée à une surface d'entrée (E4a ...E6a) de la face d'entrée (E), la forme de chaque surface 10 d'entrée étant telle que chaque lentille partielle formée par une facette de sortie et sa surface d'entrée associée admet un foyer (F) et transforme les surfaces d'ondes sphériques admettant ce foyer (F) pour centre en une surface d'onde de sortie plane pouvant être distincte pour chaque lentille partielle, le foyer (F) étant identique pour toutes les facettes de sortie. 15 2. Lentille (L) selon la revendication 1, dans laquelle le chemin optique entre le foyer (F) et la surface d'onde correspondante est identique pour chaque lentille partielle, lesdites surfaces d'onde de sortie de chacune desdites lentilles partielles passant par un même point. 3. Lentille (L) selon la revendication 2, dans laquelle la face de sortie (3) de ladite lentille (L) comporte une facette centrale (5b) orthogonale à l'axe optique du module et le point central (0) de la facette centrale constitue le point de passage des surfaces d'onde de sortie. 4. Lentille (L) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la forme de chaque surface d'entrée (E4a ... E6a) est telle que lesdites surfaces d'onde de sortie planes (H5a, H5b, H5c) sont contenues dans des plans verticaux. 30 5. Lentille (L) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la forme de chaque surface d'entrée (E4a ... E6a) permet d'obtenir des surfaces d'onde de sortie planes telles que l'image du foyer (F) par chaque lentille partielle se situe à l'infini et certaines de ces images du foyer (F) sont décalées 35 horizontalement. 6. Lentille (L) selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant une facette de sortie centrale (5b), les autres facettes de sortie (4a, 4b, 4c, 5a, 5c, 20 256a, 6b, 6c) se répartissant autour de la facette de sortie centrale (5b), ces autres facettes de sortie étant inclinées vers l'arrière en partant de leur point le plus proche de la facette de sortie, le foyer (F) et la lentille (L) étant agencés d'arrière en avant. 7. Lentille (L) selon la revendication 6, dans laquelle l'image du foyer (F) par une lentille partielle autre que la lentille partielle centrale est décalée par rapport à l'image du foyer par la lentille partielle centrale, selon la même direction que le décalage du vecteur de la normale à la facette de sortie (4a, 4b, 4c, 5a, 5c, 6a, 6b, 6c) de la lentille partielle correspondante par rapport au vecteur de la normale à la facette de sortie centrale (5b). 8. Module d'éclairage pour véhicule automobile comprenant une lentille (L) selon l'une quelconque des revendications précédentes. 9. Module d'éclairage selon la revendication 8, comprenant également une source lumineuse (S) formée par une diode électroluminescente (1) à plusieurs puces alignées suivant une direction horizontale, les puces voisines se succédant d'un pas (p) et étant séparées par des bandes verticales (2) n'émettant pas de lumière, ledit foyer (F) étant situé environ au centre de la source lumineuse (S). 10. Module d'éclairage selon la revendication 9, caractérisé en ce que la forme de chaque surface d'entrée (E4a ... E6a) permet d'obtenir des surfaces d'onde de sortie planes telles que l'image du foyer (F) par chaque lentille partielle correspondante se situe à l'infini et certaines des images du foyer associées à l'ensemble des lentilles partielles sont décalées, de sorte que les lentilles partielles donnent des images entrelacées (15a, 15b, 15c) de la source lumineuse. 11. Module selon la revendication 10, caractérisé en ce que les images entrelacées superposées sont décalées d'une valeur donnée par la formule suivante: 30 � (k.p/2 - E) où : - � p � correspond à la distance angulaire entre les centres des images à l'infini des puces par la lentille partielle centrale, - � k � est un nombre entier et E 12. Module selon l'une quelconque des revendications 9 à 11, caractérisé en ceque les images entrelacées (15a, 15b, 15c) de la source lumineuses sont décalées uniquement horizontalement. 13. Module d'éclairage selon l'une quelconque des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que le spot lumineux résultant de la superposition de l'ensemble des images entrelacées (15a, 15b, 15c) de la source lumineuse (S) est un spot de faisceau route. 14. Module selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé to en ce qu'il comprend un système optique situé derrière la lentille qui est replié à l'aide d'un dispositif réfléchissant (11) pour réduire l'encombrement de l'ensemble suivant la direction de l'axe optique. 15. Projecteur de véhicule automobile comportant au moins un module selon l'une 15 quelconque des revendications précédentes.