Brevet FR3022330A1 — publié le 20151218

Module lumineux pour l'éclairaqe et/ou la siqnalisation d'un véhicule automobile Le domaine technique de l'invention est celui de l'éclairage et/ou de la signalisation d'un véhicule automobile. L'invention concerne plus particulièrement une conception de modules lumineux aptes à réaliser dans un projecteur de véhicule automobile une fonction d'éclairage. On connaît des modules lumineux comportant un réflecteur dont au moins une partie présente une surface interne disposée en regard d'une source de lumière et formant une surface optique de déviation des rayons lumineux émis par la source de lumière, notamment vers un dispositif optique de type lentille disposé en sortie du module. Dans ces modules lumineux, le réflecteur, qui porte ladite surface optique, présente des moyens d'indexage de la source de lumière pour que celle-ci soit positionnée correctement par rapport à la surface optique, de manière à ce que les rayons réfléchis se dirigent selon la direction souhaitée vers le dispositif optique. Dans un souci de coût de réalisation du module lumineux, de pratique de fabrication, et de poids du module à embarquer dans le projecteur, le réflecteur est avantageusement réalisé en matière thermoplastique. La zone du réflecteur formant la surface optique est ensuite aluminée pour permettre la réflexion des rayons lumineux à l'intérieur du réflecteur. Ceci est encore le cas alors que les sources de lumière portées par le réflecteur sont désormais réalisées par des diodes électroluminescentes, et plus récemment par de telles diodes dites à forte puissance. On constate que l'utilisation de diodes électroluminescentes à forte puissance peut entraîner la dégradation de la matière plastique formant le réflecteur au niveau de l'impact des rayons lumineux émis par la diode sur le réflecteur. À titre d'exemple, pour illustrer cette dégradation, une diode d'une puissance de 10 W envoie environ 2 W (pour un rendement standard de 20 %) en lumière. Une grande partie de cette lumière est réfléchie par la surface optique, mais pas l'intégralité car la réflexion n'est naturellement pas parfaite. Pour un rendement standard de réflexion de 90 %, 1,8 W de lumière est réfléchi et se dirige vers le dispositif optique, et les 0,2 W non réfléchis passent dans la paroi du réflecteur. Cette énergie reste dans la zone d'impact des rayons sur le réflecteur et chauffe le matériau, participant à la dégradation de celui-ci. La dégradation peut consister selon la puissance et la durée d'exposition en une irisation de la surface ou une déformation de celle-ci. Dans les deux cas, la performance optique du module peut être pénalisée. Ceci est notamment le cas lorsqu'une diode électroluminescente de forte puissance est utilisée avec un réflecteur réalisé en polycarbonate de base. On pourra envisager pour régler ce problème d'utiliser pour la fabrication du réflecteur un polymère thermoplastique thermiquement plus résistant, comme par exemple du polyétherimide (PEI), ou d'insérer une pièce en tôle dans le réflecteur pour former la surface optique. Ces deux solutions ont pour inconvénient d'enchérir le cout de matière première pour la fabrication du réflecteur par rapport à un thermoplastique standard. On pourrait encore chercher à améliorer le coefficient de réflexion de la surface optique, pour éviter que la chaleur s'emmagasine dans la paroi du réflecteur, en intégrant des particules d'argent dans l'aluminage de la surface optique. La présente invention se place dans ce contexte et a pour objet de proposer une solution alternative dans laquelle un module lumineux permet d'éviter la dégradation de la surface optique, notamment lors de l'utilisation de sources de lumière à forte puissance d'émission, sans que la solution choisie soit coûteuse ou difficile à mettre en oeuvre. A cet effet, l'invention propose un module lumineux de dispositif d'éclairage automobile, du type comportant une surface optique de déviation de rayons lumineux émis par une source de lumière, ladite surface optique consistant en une partie réfléchissante formée sur la surface interne d'une paroi courbe disposée en regard de la source de lumière, et dans lequel la paroi courbe porteuse de la surface optique est réalisée dans un matériau transparent. Ainsi, on conserve la capacité de réflexion de l'essentiel des rayons lumineux, par le traitement de la surface interne pour l'obtention d'une surface réfléchissante, et on rend possible une évacuation des rayons lumineux non réfléchis par la surface externe opposée à la surface de réflexion initiale. La source lumineuse peut être une diode électroluminescente de puissance. Selon une terminologie connue de l'homme du métier au moment de la présente invention, on entend par « diode électroluminescente de puissance » une diode électroluminescente d'une puissance lumineuse (ou flux lumineux) supérieure ou égale à 400 lumens. En outre, la diode électroluminescente émet une lumière blanche, selon les normes colorimétriques de la CIE applicable à l'éclairage automobile. Préférentiellement, le matériau transparent est transparent au moins dans toute l'étendue du spectre de la lumière visible. Selon des caractéristiques de l'invention, la zone réfléchissante est réalisée par métallisation de la surface interne de la paroi courbe. Cette zone réfléchissante peut notamment être réalisée par une couche d'aluminium déposée sur la surface interne de la paroi courbe. On prévoit dans le module un réflecteur qui est formé de la partie courbe porteuse de la zone réfléchissante, et d'une partie plane de support de ladite source de lumière. La partie courbe du réflecteur peut être sensiblement parabolique, et dans ce cas il est avantageux que la source de lumière soit disposée sensiblement au foyer de cette forme parabolique. Selon une caractéristique de l'invention, lorsque le module comporte un réflecteur, seule une partie de la surface interne du réflecteur est rendue réfléchissante pour former la surface optique, et il est intéressant que la zone rendue réfléchissante soit disposée au moins au droit de la source lumineuse. Selon des modes de réalisation différents de l'invention, on peut prévoir que seule la partie courbe du réflecteur soit réalisée en matériau transparent, ou bien que ce soit l'intégralité du réflecteur qui est réalisée en matériau transparent. Afin d'améliorer la performance thermique du module selon l'invention, on peut prévoir que la surface externe de la paroi courbe, au moins au niveau de la surface optique, comporte au moins un dispositif optique de diffusion, hors de la paroi, de la lumière présente dans la paroi. Ce dispositif optique peut consister en un motif texturé s'étendant en saillie de ladite surface externe. On pourra prévoir que le matériau transparent utilisé pour former la surface optique est un matériau thermoplastique, qui pourra s'avérer être un polycarbonate. L'invention concerne encore un projecteur pour véhicule automobile comportant au moins un module lumineux tel qu'il vient d'être décrit précédemment. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée d'un mode de réalisation qui va suivre et pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés parmi lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective de trois quart avant d'un module lumineux, coupé selon un plan vertical et longitudinal, dans lequel on a représenté des moyens de refroidissement thermiques, une plaque de circuits imprimés, une diode et un réflecteur ; et - la figure 2 est une vue en coupe d'un détail de la figure 1, centrée sur la partie du réflecteur disposée au droit de la diode. Dans la description qui va suivre, on adoptera à titre non limitatif une orientation longitudinale, verticale et transversale selon l'orientation traditionnellement utilisée dans l'automobile et indiquée par le trièdre L, V, T reporté sur la figure 1. Un module lumineux 1 selon l'invention comporte un réflecteur 2 porteur d'une surface optique 4 de déviation des rayons issus d'une source de lumière 6, rapportée sur ledit réflecteur. La source de lumière est disposée au foyer de la surface optique, sensiblement elliptique, de manière à ce que les rayons émis par la source et réfléchis par la surface optique se dirigent parallèlement vers un dispositif optique, ici non représenté et qui pourrait être à titre d'exemple une lentille, disposé en sortie du module. La source de lumière consiste en une diode électroluminescente de forte puissance, montée sur une plaque de circuits imprimés 8 qui est indexée sur une paroi de support 10 du réflecteur. La plaque de circuits imprimés est fixée sur un radiateur de refroidissement 12, de sorte que la diode est tournée à l'opposé du radiateur, en direction du réflecteur qui est également rapporté sur le radiateur. Le réflecteur 2 comporte d'une part cette paroi de support 10 sensiblement plane, et une paroi courbe 14 dont au moins une portion de la surface interne forme ladite surface optique. Alors que le réflecteur est réalisé dans un matériau plastique, tel que cela sera décrit ci-après, la portion de la surface interne formant la surface optique est aluminée pour former une zone réfléchissante qui permet la réflexion la plus importante possible des rayons lumineux émis par la source de lumière. Selon l'invention, le réflecteur 2 est réalisé dans un matériau transparent. On comprend que l'intérêt de cette transparence est de permettre l'évacuation de l'énergie pouvant stagner dans la paroi du réflecteur dans les réalisations de l'art antérieur, et que dès lors, il importe que ce soit la paroi courbe du réflecteur qui soit réalisée dans ce matériau transparent. On pourra prévoir, selon différents modes de réalisation, que le réflecteur soit intégralement réalisé dans un matériau transparent, c'est-à-dire aussi bien la paroi courbe 14 portant la surface optique que la paroi de support plane 10 permettant le montage de la plaque de circuits imprimés et de la source de lumière, ou bien que le réflecteur soit réalisé d'une part en matériau transparent au niveau de la paroi courbe portant la surface optique et d'autre part en matériau plastique standard au niveau de la paroi de support plane. La paroi courbe du réflecteur consiste en une paroi dont la surface interne 16, au moins dans une zone rendue réfléchissante, forme la surface optique, et dont la surface externe 18 présente avantageusement un dispositif de diffusion de lumière, par exemple des stries ou des bossages, toutefois non visible sur les figures. Une telle surface externe texturée permet de diminuer la réflexion interne des rayons lumineux dans la paroi, que l'on ne souhaite justement pas conserver à l'intérieur de la paroi du réflecteur. On pourra ainsi jouer sur le nombre et la forme des motifs pour diminuer la réflectivité de la surface externe par rapport aux rayons se propageant à l'intérieur de la paroi du réflecteur réalisée en matériau transparent. Dans un projecteur comportant au moins un module de ce type, on s'assurera que le module 1 est orienté de sorte que la face arrière du réflecteur n'est pas visible directement depuis l'extérieur du véhicule, puisque des rayons lumineux sont amenés à sortir par cette face arrière. On pourra prévoir en outre un carénage en une matière mate, hautement absorbante, en regard de la face arrière du réflecteur pour absorber la quasi-totalité des rayons sortant de la paroi du réflecteur par la surface externe texturée. On décrit maintenant le fonctionnement de l'invention, notamment en décrivant le trajet des rayons lumineux tels qu'illustré sur la figure 2. La diode électroluminescente 6 émet des rayons lumineux (flèche P1) concentrés sur la surface optique 4 du réflecteur 2. Une grande majorité d'entre eux (flèche P2) est réfléchie par la zone réfléchissante de la surface optique 4, parallèlement vers le dispositif optique présent à la sortie du module, notamment grâce à la couche d'aluminium présente sur la surface interne 16 de la partie courbe du réflecteur. La quantité restante, minime, passe à travers cette fine couche d'aluminium et pénètre dans l'épaisseur de la paroi de la partie courbe du réflecteur (flèche P3). Selon l'invention, le réflecteur étant au moins dans cette zone réalisé dans un matériau transparent, la majorité de cette quantité restante de rayons traverse la paroi du réflecteur sans rester à l'intérieur de celle-ci. Ces rayons peuvent sortir du réflecteur (flèche P4) car la surface externe 18, contrairement à la surface interne 16, n'est pas aluminée et reste transparente. Seule une infime partie des rayons lumineux émis au départ par la source lumineuse est réfléchie par la surface externe (flèches P5) et reste dans l'épaisseur du réflecteur. On comprend que dans une même portion du réflecteur, à savoir la surface optique, on cherche au niveau de la surface interne à réfléchir un maximum de rayons lumineux, d'où l'utilisation d'une couche d'aluminium sur le matériau transparent, alors qu'on cherche au niveau de la surface externe à laisser passer un maximum des rayons lumineux ayant pénétré dans l'épaisseur du réflecteur pour éviter qu'ils stagnent à l'intérieur de la paroi et chauffe le réflecteur, d'où l'absence d'une couche d'aluminium sur le matériau transparent. L'utilisation d'un matériau transparent pour réaliser le réflecteur permet avantageusement de réaliser cette double fonction. Tel que cela est illustré, la quantité d'énergie restant dans le réflecteur est fortement réduite, ce qui permet de limiter l'échauffement du réflecteur. L'intensité lumineuse propre à chaque étape dépend de différentes caractéristiques parmi lesquelles la puissance initiale de la source lumineuse, la réflectivité de la surface interne du réflecteur, et la transparence du matériau utilisé pour la partie du réflecteur située au point d'impact des rayons. Un tableau de synthèse peut ainsi être dressé pour comparer l'invention à l'état de l'art, avec : « P diode », la puissance lumineuse émise par la diode électroluminescente en direction du réflecteur, qui est la même dans l'un ou l'autre des cas ; « Réf », la réflectivité de la surface optique formée dans le réflecteur, que l'on assure égale ou sensiblement égale dans le module selon l'invention par rapport au module de l'art antérieur ; « Abs », l'absorbance du matériau, pour une longueur d'ondes donnée, qui diffère entre les deux cas, le matériau formant le réflecteur au moins au niveau de la surface optique dans l'invention étant considéré comme transparent, c'est-à-dire avec une absorbance proche de zéro. Définition Selon l'invention Selon l'état de l'art P1 Puissance émise par la diode P diode P diode P2 Puissance des rayons réfléchis par la surface optique P diode * Réf P diode * Réf P3 Puissance des rayons pénétrant P diode * (1-Réf) P diode * (1-Réf) le réflecteur au niveau de la surface optique P4 Puissance des rayons sortant du réflecteur par la surface externe P diode * (1-Réf)* Abs Proche de 0 P5 Puissance des rayons restant dans le réflecteur P diode * (1-Réf)* (1-Abs) P diode * (1-Réf) L'intérêt du module lumineux selon la présente invention est particulièrement notable, par rapport à un état de l'art standard, lorsque l'on utilise les équations recensées ci-dessus avec des valeurs chiffrées. En prenant des valeurs arbitraires telles que « P diode » égale à 2 W, qui 5 correspond à la valeur standard de la puissance émise par une diode de 10 W, « Réf » égale à 0.8 et « Abs » égale à 0.85 pour l'état de l'art et à 0 pour l'invention, on obtient les valeurs suivantes : Définition Selon l'invention Selon l'état de l'art P1 Puissance émise par la diode 2w 2W P2 Puissance des rayons réfléchis 16W 16W par la surface optique P3 Puissance des rayons pénétrant 0.4 W 0.4 W le réflecteur au niveau de la surface optique P4 Puissance des rayons sortant du réflecteur par la surface externe 0.34 W 0 P5 Puissance des rayons restant 0.06 W 0.4 W dans le réflecteur On peut observer que la puissance des rayons restant dans la paroi du 10 réflecteur est fortement diminuée dans le module selon l'invention. Les chiffres présentés ici peuvent déboucher sur une variation de la température de l'ordre de 20°C à 40°C. La description qui précède explique clairement comment l'invention permet d'atteindre les objectifs qu'elle s'est fixés et notamment de proposer un module qui 15 permet de diminuer la température du réflecteur au droit de la diode électroluminescente, et donc utiliser un grade de matière plastique moins coûteuse et plus facile à injecter que des thermoplastiques thermiquement résistant ,qui ont une viscosité plus élevée. Toutefois, l'invention n'est pas limitée aux seuls dispositifs conformes au mode de réalisation explicitement décrit en regard des figures 1 et 2, ni seulement à une application déterminée. Sans sortir du cadre de l'invention, le dispositif s'applique par exemple avantageusement pour des véhicules automobiles munis de modules d'éclairage de type elliptique, comportant une lentille de projection du faisceau lumineux associée à un réflecteur, pour lesquels on souhaite prévoir, de façon complémentaire à un dispositif existant par exemple, un traitement des rayons incidents du soleil lorsque celui-ci est en position haute dans le ciel et que le véhicule est à l'horizontal. Les rayons du soleil réfractés par la lentille disposés en sortie dudit module elliptique peuvent venir impacter la surface interne du réflecteur et il est dès lors intéressant de prévoir de réaliser le réflecteur selon l'invention, au moins dans sa partie courbe porteuse de la surface optique, dans un matériau transparent, afin de limiter l'impact thermique des rayons du soleil réfractés sur cette surface par la lentille. REVENDICATIONS1. Module lumineux de dispositif d'éclairage automobile, du type comportant une surface optique (4) de déviation de rayons lumineux émis par une source de lumière (6), ladite surface optique consistant en une zone réfléchissante formée sur la surface interne (16) d'une paroi courbe (14) disposée en regard de la source de lumière, caractérisé en ce que ladite paroi courbe porteuse de ladite surface optique est réalisée dans un matériau transparent. 2. Module lumineux selon la revendication 1, caractérisé en ce que la source lumineuse est une diode électroluminescente de puissance (6). 3. Module lumineux selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la zone réfléchissante est réalisée par métallisation de la surface interne (16) de la paroi courbe (14). 4. Module lumineux selon la revendication 3, caractérisé en ce que la zone réfléchissante est réalisée par une couche d'aluminium déposée sur la surface interne (16) de la paroi courbe (14). 5. Module lumineux selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un réflecteur (2) formé de ladite paroi courbe (14) et d'une paroi plane de support (10) de ladite source de lumière (6). 6. Module lumineux selon la revendication 5, caractérisé en ce que la paroi courbe (14) du réflecteur est sensiblement parabolique, la source de lumière (6) étant disposée au foyer de cette forme parabolique. 7. Module lumineux selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que seule une partie de la surface interne (16) du réflecteur (2) est rendue réfléchissante. 8. Module lumineux selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite zone rendue réfléchissante est disposée au moins au droit de la source de lumière (6). 9. Module lumineux selon l'une des revendications 3 à 8, caractérisé en ce que seule la paroi courbe (14) du réflecteur est réalisée en matériau transparent. 10. Module lumineux selon l'une des revendications 3 à 8, caractérisé en ce que l'intégralité du réflecteur (2) est réalisée en matériau transparent. 11. Module lumineux selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la surface externe (18) de la paroi courbe (14), au moins au niveau de la surface optique (4), comporte au moins un dispositif optique de diffusion, hors de la paroi, de la lumière présente dans la paroi courbe. 12. Module lumineux selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif optique consiste en un motif texturé s'étendant en saillie de ladite surface externe (18). 13. Module lumineux selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit matériau transparent utilisé pour former la surface optique (4) est un matériau thermoplastique. 14. Module lumineux selon la revendication 13, caractérisé en ce que ledit matériau thermoplastique est un polycarbonate. 15. Projecteur de véhicule automobile, pour l'éclairage et/ou la signalisation d'un véhicule automobile, comportant au moins un module lumineux (1) selon l'une des revendications 1 à 14.