Brevet FR3004785A1 — publié le 20141024

DISPOSITIF D'ÉCLAIRAGE À DÉPLACEMENT DE FAISCEAU SELON DES SÉQUENCES ADAPTÉES À DIFFÉRENTES FONCTIONS PHOTOMÉTRIQUES L'invention concerne les dispositifs d'éclairage qui sont chargés d'assurer au moins une fonction photométrique. Dans certains domaines, comme par exemple celui des véhicules, éventuellement de type automobile, on utilise des dispositifs d'éclairage, par 1 o exemple au sein de blocs optiques, pour réaliser au moins une fonction photométrique d'éclairage ou de signalisation, comme par exemple une fonction de feu de jour (ou DRL (pour « Daytime running Light (or Lamp) » - signalisation lumineuse allumée automatiquement lorsque le véhicule est mis en fonctionnement pendant le jour)), une fonction de feu de position (ou 15 veilleuse ou encore lanterne), une fonction de feu de croisement (ou code), une fonction de feu antibrouillard, ou une fonction de feu de route. Selon le type de source de lumière que comprend le dispositif d'éclairage, la réalisation de fonction(s) photométrique(s) peut nécessiter un ou plusieurs réflecteurs, un ou plusieurs masques (ou caches ou occulteurs), 20 un ou plusieurs éléments optiques (miroirs, lentilles, collimateurs, filtres), qui, pour certains d'entre eux, peuvent être mobiles (configurables et/ou déplaçables et/ou orientables) séparément ou de façon groupée de manière à permettre des réglages verticaux ou horizontaux ou des angles de rabattement en virage. Ainsi, pour qu'une même source de lumière puisse 25 participer à plusieurs fonctions photométriques, il est très fréquent de l'associer à un réflecteur devant prendre plusieurs positions et donc devant être installé dans un espace libre relativement important qui contribue à augmenter le volume de son dispositif d'éclairage ou de son bloc optique. De plus, les éléments additionnels, internes ou externes, qui sont 30 chargés d'assurer les mobilités précitées, comme par exemple des moteurs ou des électro-aimants, augmentent encore plus l'encombrement et le poids de leur dispositif d'éclairage ou de leur bloc optique, et donc peuvent pénaliser certains systèmes qui les comprennent. L'invention a donc pour but d'améliorer la situation. Elle propose notamment à cet effet un dispositif d'éclairage comprenant : - une source de lumière générant un faisceau initial de très faible divergence, - un premier miroir orientable et propre à réfléchir le faisceau initial dans une direction qui est fonction de son orientation, - un second miroir propre à transformer en un faisceau intermédiaire 1 o divergeant le faisceau initial issu du premier miroir, - une lentille propre à transformer le faisceau intermédiaire en un faisceau final sensiblement parallèle à une direction choisie, et - des moyens de déplacement propres à faire varier l'orientation du premier miroir selon une séquence choisie de sorte que le faisceau final remplisse 15 au moins partiellement une fonction photométrique choisie. L'utilisation d'un unique élément optique mobile de très petite dimension (à savoir le premier miroir) permet avantageusement de réduire non seulement le nombre d'éléments impliqués dans la mobilité, le volume occupé par ces derniers et le poids de ces derniers, mais également le 20 volume occupé par l'ensemble du dispositif d'éclairage. Le dispositif d'éclairage selon l'invention peut comporter d'autres caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, et notamment : - ses moyens de déplacement peuvent être propres à faire varier 25 l'orientation du premier miroir selon une séquence qui est choisie parmi plusieurs séquences associées respectivement à plusieurs fonctions photométriques différentes ; - chaque fonction photométrique peut être choisie parmi (au moins) une fonction de feu de jour, une fonction de feu de position, une fonction de feu 30 de croisement, une fonction de feu antibrouillard et une fonction de feu de route, par exemple ; - sa source de lumière peut être une source laser. Dans ce cas, elle peut, par exemple, comprendre au moins une diode laser ; - son second miroir peut comprendre une couche de matériau luminescent propre à absorber et réémettre des photons définissant avec des photons non absorbés du faisceau initial le faisceau intermédiaire divergeant, lorsqu'il est excité par un faisceau initial comprenant des photons présentant une couleur initiale ; > la couche de matériau peut être du phosphore. Cette couche de phosphore absorbe une partie du faisceau initial (rayonnement laser monochromatique), et réémet des photons qui constituent avec les photons non absorbés du faisceau initial un faisceau intermédiaire de lumière blanche. L'invention propose également un bloc optique comprenant au moins un dispositif d'éclairage du type de celui présenté ci-avant. L'invention peut par exemple être utilisée dans le domaine des véhicules, éventuellement de type automobile. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés, sur lesquels : la figure 1 illustre de façon schématique et fonctionnelle, dans une vue en coupe dans un plan YX (ou du dessus), un bloc optique comprenant un exemple de réalisation d'un dispositif d'éclairage selon l'invention, et la figure 2 illustre de façon schématique et fonctionnelle, dans une vue de face (plan YZ) du côté avant, un exemple de contour d'une surface du second miroir balayée par le faisceau initial issu du premier miroir du dispositif d'éclairage de la figure 1. L'invention a notamment pour but de proposer un dispositif d'éclairage D qui permet de remplir au moins partiellement au moins une fonction photométrique. Dans ce qui suit, on considère, à titre d'exemple non limitatif, que le dispositif d'éclairage D est destiné à faire partie d'un bloc optique BO d'un véhicule, éventuellement de type automobile. Mais l'invention n'est pas limitée à cette application. Un dispositif d'éclairage D, selon l'invention, peut en effet équiper tout type de système, équipement ou dispositif devant disposer d'une ou plusieurs fonctions photométriques. On notera que dans l'application qui est ici décrite, le bloc optique BO est préférentiellement un phare (ou projecteur avant). Sur les figures 1 et 2 la direction X est une direction dite longitudinale, la direction Y est une direction dite transversale, laquelle est perpendiculaire à la direction longitudinale X, et la direction Z est une direction dite verticale, laquelle est perpendiculaire aux directions longitudinale X et transversale Y. Comme illustré sur la figure 1, un dispositif d'éclairage D, selon 1 o l'invention, comprend au moins une source de lumière SL, un premier miroir Ml, un second miroir M2, une lentille L et des moyens de déplacement MD. La source de lumière SL est fixe et agencée de manière à générer un faisceau initial F1 de très faible divergence. On entend ici par « faisceau de très faible divergence » un faisceau 15 étroit comprenant des photons qui se dirigent tous sensiblement parallèlement à une même direction générale, à l'image d'un faisceau laser. Par exemple, la source de lumière SL peut être une source laser. Dans ce cas, elle peut, par exemple, comprendre au moins une diode laser, ou bien un laser à gaz. 20 Mais dans une variante de réalisation la source de lumière SL pourrait comprendre un ensemble de diodes électroluminescentes (ou LEDs) couplées à un collimateur. Le premier miroir M1 est orientable et propre à réfléchir le faisceau initial F1 issu de la source de lumière SL vers le second miroir M2 et dans une 25 direction qui est fonction de son orientation. Ce premier miroir M1 est par exemple de type plan. Le second miroir M2 est fixe et propre à transformer en un faisceau intermédiaire F2 divergeant le faisceau initial F1 qui est issu du premier miroir M1. 30 La transformation peut consister en une simple action optique destinée à faire diverger les photons constituant le faisceau initial F1 ou bien, comme illustré non limitativement sur la figure 1, en un remplacement d'une partie au moins des photons constituant le faisceau initial F1 et présentant une couleur initiale par d'autres photons divergents constituant alors un faisceau intermédiaire F2 présentant une couleur finale. Dans la première hypothèse, le second miroir M2 est conformé de manière à induire la divergence recherchée. Cette conformation peut résulter de la forme de sa face avant ou bien d'une structuration tridimensionnelle de sa face avant. Dans la dernière hypothèse, le second miroir M2 comprend une face avant destinée à recevoir le faisceau initial F1 et munie d'une couche CM d'un 1 o matériau luminescent propre, lorsqu'il est excité par les photons du faisceau initial Fi (présentant une couleur initiale), à absorber des photons de ce dernier (F1) et à réémettre des photons qui définissent avec des photons non absorbés du faisceau initial F1 le faisceau intermédiaire F2 divergeant. La couche CM peut agir en transmission ou en réflexion. 15 On notera que la couleur initiale peut être identique ou différente de la couleur finale. Cela dépend principalement du matériau luminescent qui est utilisé pour constituer la couche CM. Ainsi, lorsque le matériau luminescent est du phosphore, et qu'il est excité par des photons de couleur bleue du faisceau initial Fi, il absorbe une partie des photons de ce faisceau initial Fi, 20 et réémet des photons qui constituent avec les photons non absorbés du faisceau initial F1 un faisceau intermédiaire F2 de lumière blanche. Dans ce cas, on peut utiliser une source laser bleue. Mais d'autres combinaisons de couleurs peuvent être envisagées, notamment selon le matériau luminescent qui est utilisé. 25 Le phosphore est un matériau avantageux car une fois qu'il a été localement excité par des photons il a une réponse locale en émission qui est étalée dans le temps, ce qui permet de créer un faisceau intermédiaire F2 suffisamment stable. La lentille L est fixe et agencée de manière à transformer le faisceau 30 intermédiaire F2 (issu du second miroir M2) en un faisceau final F3 qui est sensiblement parallèle à une direction choisie. Cette transformation est ici purement optique. Par exemple, et comme illustré non limitativement sur la figure 1, la lentille L (de projection) peut comporter une face arrière recevant le faisceau intermédiaire F2 et sensiblement plane, et une face avant délivrant le faisceau final F3 et de forme conique, affecté par des facteurs de correction des aberrations sphériques. On notera que lorsque la couleur finale du faisceau final F3 en sortie de la lentille L n'est pas celle qui doit être projetée (ici par le bloc optique BO), on peut utiliser un filtre en aval du second miroir M2 ou de la lentille L pour obtenir la couleur souhaitée. Cette solution ne peut être envisagée qu'à la condition que le faisceau intermédiaire F2 ou le faisceau final F3 comporte des photons de différentes longueurs d'onde. Les moyens de déplacement MD sont agencés de manière à faire varier l'orientation du premier miroir M1 selon une séquence choisie de sorte que le faisceau final F3 remplisse au moins partiellement une fonction 15 photométrique choisie. Dans une application de type multifonction les moyens de déplacement MD sont agencés de manière à faire varier l'orientation du premier miroir M1 selon une séquence qui est choisie parmi plusieurs séquences associées respectivement à plusieurs fonctions photométriques 20 différentes. Par exemple, chaque fonction photométrique peut être choisie parmi au moins une fonction de feu de jour (ou DRL), une fonction de feu de position (ou veilleuse ou encore lanterne), une fonction de feu de croisement (ou code), une fonction de feu antibrouillard, et une fonction de feu de route. 25 Afin d'assurer chaque séquence d'orientations, les moyens de déplacement MD peuvent être agencés sous la forme d'un micromoteur propre à entraîner en rotation le premier miroir M1 selon deux directions de l'espace sensiblement perpendiculaires entre elles. Comme illustré non limitativement sur la figure 2, pour assurer à 30 chaque instant une fonction photométrique choisie correspondant à un faisceau d'éclairage d'une forme prédéfinie et à une intensité prédéfinie, les moyens de déplacement MD doivent orienter le premier miroir M1 selon une séquence qui permet de déplacer très rapidement le point d'impact PIF1 du faisceau initial F1 sur le second miroir M2 à l'intérieur d'un contour CB prédéfini. On comprendra que l'intégralité de la surface du second miroir M2 qui est délimitée par le contour CB doit être balayée très rapidement pour que l'on ait l'impression que toute cette surface produit de la lumière de façon sensiblement permanente et sensiblement homogène. La fréquence de balayage peut, par exemple, être comprise entre environ 100 Hz et environ 70 KHz. On notera que la fréquence de balayage du faisceau initial F1 sur le second miroir M2 peut être modulée en fonction des portions de zone que l'on souhaite éclairer. Le point d'impact PIF1 du faisceau initial F1 sur le second miroir M2 peut en effet demeurer plus ou moins longtemps en un même endroit. L'invention offre plusieurs avantages, parmi lesquels : la possibilité de créer une multitude de faisceaux lumineux adaptés respectivement à une multitude de fonctions photométriques avec un même dispositif d'éclairage, - une réduction notable du nombre d'organes optiques dans un bloc optique, - une réduction notable du nombre de moteurs et/ou d'actionneurs pour les réglages des éléments optiques, - une réduction notable du poids et de l'encombrement. REVENDICATIONS1. Dispositif d'éclairage (D), caractérisé en ce qu'il comprend une source de lumière (SL) générant un faisceau initial (F1) de très faible divergence, un premier miroir (M1) orientable et propre à réfléchir ledit faisceau initial (F1) dans une direction fonction de son orientation, un second miroir (M2) propre à transformer en un faisceau intermédiaire (F2) divergeant ledit faisceau initial (F1) issu dudit premier miroir (M1), une lentille (L) propre à transformer ledit faisceau intermédiaire (F2) en un faisceau final (F3) sensiblement parallèle à une direction choisie, et des moyens de déplacement (MD) propres à faire varier l'orientation dudit premier miroir (M1) selon une séquence choisie de sorte que ledit faisceau final (F3) remplisse au moins partiellement une fonction photométrique choisie. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de déplacement (MD) sont propres à faire varier l'orientation dudit premier miroir (M1) selon une séquence choisie parmi plusieurs séquences associées respectivement à plusieurs fonctions photométriques différentes. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que chaque fonction photométrique est choisie dans un groupe comprenant au moins une fonction de feu de jour, une fonction de feu de position, une fonction de feu de croisement, une fonction de feu antibrouillard et une fonction de feu de route. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite source de lumière (SL) est une source laser. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite source laser (SL) comprend au moins une diode laser. 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ledit second miroir (M2) comprend une couche de matériau luminescent propre à absorber et réémettre des photons définissant avec des photons non absorbés dudit faisceau initial (F1) ledit faisceau intermédiaire (F2) divergeant lorsqu'il est excité par un faisceau initial (F1) comprenant des photons présentant une couleur initiale. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite couche de matériau est du phosphore. 8. Bloc optique (BO), caractérisé en ce qu'il comprend au moins un dispositif d'éclairage (D) selon l'une des revendications précédentes. 9. Véhicule, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un bloc optique (BO) selon la revendication 8.