Brevet FR3025859A1 — publié le 20160318

SUBSTRAT DE MODULE LUMINEUX AVEC PISTE METALLIQUE SERVANT DE BLINDAGE, D'ECRAN THERMIQUE ET/OU REFLECTEUR OPTIQUE L'invention a trait au domaine de l'éclairage et/ou de la signalisation lumineuse, notamment pour véhicule automobile. Plus précisément, l'invention a trait au domaine de l'éclairage et de la signalisation lumineuse au moyen de diodes à électroluminescence (LED), et plus particulièrement de diodes à électroluminescence organiques (OLED). Le document de brevet publié FR 2 995 657 Al divulgue une source de lumière à diodes du type OLED, comprenant un support avec des cavités remplies par les diodes. Le support comprend sur une de ses faces des électrodes ou pistes électriques destinées à contacter électriquement les diodes en vue de leur alimentation électrique. Les diodes comprennent un empilement de couches organiques et un substrat transparent disposé sur l'empilement en question. Le substrat présente une surface de taille supérieure à celle des couches organiques afin de s'étendre au-delà de la cavité correspondante et ainsi à venir contacter les pistes électriques, aux abords de la cavité. Le support est réalisé par injection de matière isolante telle que du plastique thermoplastique ou thermodurcissable. Il peut être plan, avec un ressaut ou encore de forme plus complexe. Les pistes électriques se limitent à assurer l'alimentation des diodes. La fonction assurée par la source de lumière de cet enseignement se limite à sa fonction propre. Un système optique est en effet nécessaire pour réaliser un module lumineux. Le document de brevet US 2005/0243558 Al divulgue un support de diodes LED pour un module de signalisation du type feux arrière de véhicule automobile. Il est constitué d'une platine avec circuit imprimé et comprenant une série d'orifices au travers desquels sont insérées des diodes LED du type à montage inversé. Ces LED comprennent des parties optiques en forme de dômes, ces dômes étant visibles du côté de la face avant. Les LED comprennent des pattes de fixation et de connexion électrique soudées avec des pistes électriques sur la face arrière de la platine. Ce montage fournit un support esthétique lorsqu'il est observé depuis un point de vue situé du côté de la face avant, les connexions électriques étant exclusivement sur la face arrière. De plus, il permet la mise en place d'un radiateur sur la face arrière de la base de la LED. Similairement aux deux enseignements précédents, le support de 3025859 2 LED divulgué dans cet enseignement est intéressant pour des montages plans. Il l'est cependant moins pour les modules de signalisation à forme complexe. De plus, similairement à l'enseignement précédent, la fonction assurée par la source de lumière se limite à sa fonction propre en ce qu'un système optique est nécessaire 5 pour réaliser un module lumineux. L'invention a pour objectif de proposer un module lumineux de construction optimisé notamment du point de vue de l'intégration de la ou des sources lumineuses. L'invention a pour objet un module d'éclairage et/ou de signalisation lumineuse, notamment pour véhicule automobile, comprenant : un substrat ; une ou plusieurs 10 sources lumineuses disposées sur le substrat ; un ensemble de pistes métalliques disposées sur le substrat, l'ensemble formant au moins une zone d'alimentation électrique de la ou des sources lumineuses ; remarquable en ce qu'une partie de l'ensemble de pistes métalliques s'étend à distance de la ou d'au moins une des zones d'alimentation et/ou transversalement à ladite ou à au moins une desdites 15 zones, de manière à former une ou plusieurs zones auxiliaires distinctes d'une fonction d'alimentation électrique, par exemple d'écran thermique, de surface de réflexion, de surface esthétique, et/ou de blindage électrique ou magnétique. En d'autres termes, la ou les zones auxiliaires sont dépourvues de toute influence quant à l'alimentation électrique de la ou des sources lumineuses. 20 La notion de zone auxiliaire assurant une fonction d'écran thermique s'entend pour une zone auxiliaire permettant la conduction et la dissipation de la chaleur. Selon un mode avantageux de l'invention, la ou les zones auxiliaires sont non coplanaires avec la ou les zones du substrat supportant la ou les sources lumineuses. 25 Selon un mode avantageux de l'invention, la ou au moins une des zones auxiliaires est reliée à une piste d'alimentation de la ou d'au moins une des sources lumineuses, ladite piste étant destinée à être reliée à la masse, ladite ou lesdites zones auxiliaires assurant une fonction de blindage électrique. Les zones auxiliaires peuvent comprendre du cuivre, sur une épaisseur de cuivre de 30 2 pm minimum, voire de 5 à 15 pm. 3025859 3 Avantageusement, l'ensemble de pistes forme plusieurs zones auxiliaires, ces zones auxiliaires s'étendant les unes par rapport aux autres de manière non coplanaires. Les zones auxiliaires forment ainsi une cage de Faraday pour compléter la fonction de blindage électrique. 5 Selon un mode avantageux de l'invention, le revêtement métallique de la ou des zones auxiliaires comprend du nickel, ladite ou lesdites zones auxiliaires assurant une fonction de blindage magnétique. Dans ce cas, on peut prévoir une épaisseur de nickel d'au minimum 2 pm, voire de 5 à 10 pm. Selon un mode avantageux de l'invention, la ou au moins une des sources 10 lumineuses est du type diode électroluminescente organique faisant saillie du substrat. Selon un mode avantageux de l'invention, le substrat comprend une cavité avec un fond et au moins une paroi latérale, la ou au moins une des zones auxiliaires s'étendant sur la ou les parois latérales, assurant une fonction d'écran thermique, de 15 surface de réflexion et/ou de surface esthétique. La ou au moins une des sources lumineuses peut être disposée sur le fond de la cavité. Les pistes de la zone auxiliaire peuvent comporter une couche de cuivre agencée pour que la zone auxiliaire assure une fonction d'écran thermique. Par exemple la couche de cuivre peut présenter une épaisseur de 15-30 pm micromètres. 20 Selon un mode avantageux de l'invention, le revêtement métallique de la ou des zones auxiliaires d'écran thermique, de surface de réflexion et/ou de surface esthétique, comprend du cuivre, de l'argent et/ou de l'or. Les pistes de la zone auxiliaire peuvent comporter une couche d'or ou d'argent agencée pour que la zone auxiliaire assure une fonction de surface de réflexion. Par exemple la couche d'or 25 peut présenter une épaisseur de 50 nm de sorte à assurer une réflectivité d'au moins 50%. Selon un mode avantageux de l'invention, la cavité est généralement allongée suivant une direction principale, plusieurs des sources lumineuses étant disposées sur le fond de la cavité suivant la direction principale. 30 Selon un mode avantageux de l'invention, les sources lumineuses sont reliées électriquement en série par les pistes d'alimentation électrique s'étendant suivant la 3025859 4 direction principale de la cavité, les zones auxiliaires s'étendant depuis lesdites pistes, latéralement de part et d'autre de la direction principale. Selon un mode avantageux de l'invention, la cavité loge un dispositif optique ; ledit dispositif, les sources lumineuses logées au fond de la cavité et les zones auxiliaires 5 s'étendant sur la ou les parois latérales formant un faisceau lumineux de signalisation. Selon un mode avantageux de l'invention, le substrat comprend au moins une paroi frontale faisant saillie de la ou d'une des parois latérales de la cavité, la ou au moins une des zones auxiliaires de blindage étant disposée sur la ou une des parois 10 frontales. Selon un mode avantageux de l'invention, la ou chacune des zones auxiliaires présente une largeur moyenne de plus de 3mm, préférentiellement de plus de 5mm. Selon un mode avantageux de l'invention, le revêtement métallique comprend du nickel, de l'or, de l'argent et/ou du cuivre. 15 Selon un mode avantageux de l'invention, le substrat est une pièce moulée rigide présentant une forme en trois dimensions. Avantageusement, le substrat est constitué essentiellement d'une paroi d'une épaisseur moyenne comprise entre 0.5 et 3mm. Selon un mode avantageux de l'invention, le substrat est dans un matériau 20 thermoplastique dopé en particules métalliques de manière à permettre l'accrochage du revêtement métallique. Selon un mode avantageux de l'invention, la ou au moins une des sources lumineuses est reliée aux pistes d'alimentation électriques par une colle chargée de particules métalliques, ladite colle étant préférentiellement une colle polymère apte à 25 polymériser après application. Selon un mode avantageux de l'invention, le module est apte à former au moins un faisceau lumineux suivant un axe optique vers l'avant du module, les zones auxiliaires du revêtement métallique étant disposées sur une face du substrat qui est dirigée vers l'avant dudit module. 3025859 5 L'invention a également trait à un dispositif lumineux, notamment pour véhicule automobile, comprenant : un boîtier ; au moins un module lumineux apte à former au moins un faisceau lumineux ; remarquable en ce que le ou au moins un des modules lumineux est conforme à l'invention. 5 Les mesures de l'invention sont intéressantes en ce qu'elles permettent de réaliser avec le revêtement métallique des pistes électriques d'autres fonctions comme des fonctions de blindage électromagnétique, d'écran thermique, de surface de réflexion et/ou esthétique. Ceci est d'autant plus intéressant lorsque le substrat est moulé selon la technologie MID (acronyme de « Molded Interconnect Device ») car le 10 substrat peut alors devenir une pièce visible assurant, outre une fonction de support des sources lumineuses, des fonctions de support sur lequel sont montés des éléments optiques du module. Le niveau d'intégration de fonctions dans le substrat est alors particulièrement élevé. Ces mesures présentent également un intérêt économique dans la mesure où les opérations de dépôt du revêtement métallique 15 des pistes électriques et des zones auxiliaires sont réalisées en même temps. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention seront mieux compris à l'aide de la description et des dessins parmi lesquels : - La figure 1 est une vue en perspective d'un module lumineux conforme à l'invention ; 20 - La figure 2 est une vue de face du module de la figure 1, sans toutefois le collimateur central ; - La figure 3 est une vue en perspective et de côté du module des figures 1 et 2. La figure 1 illustre un module de signalisation lumineuse pour véhicule automobile. 25 Le module 2 est configuré pour être logé dans un boîtier disposé à l'arrière du véhicule. Il est configuré pour assurer une fonction de lanterne (ou feux arrière), une fonction de feux stop et une fonction d'indicateur de direction (ou clignotant). Le module 2 comprend un substrat 4 pourvu d'une partie centrale 41, de deux parois 42 latérales, de deux parois frontales 43 faisant saillie des parois latérales 42, de 30 deux supports 44 et d'une partie arrière 45. La partie arrière 45 est configurée pour 302 5 8 5 9 6 coopérer avec un connecteur 6 d'alimentation électrique. Les deux parois latérales 42 forment une cavité logeant des sources lumineuses (non visibles à la figure 1) ainsi qu'un collimateur 10 en vue de former un faisceau lumineux pour une fonction d'indicateur de direction. Les supports 44 sont disposés de manière à faire saillie de 5 la partie centrale 41 du substrat 4 de manière essentiellement opposé l'un à l'autre. Chacun de ces supports 44 soutient une diode du type OLED 8. Une OLED est une diode à électroluminescence comprenant une superposition de plusieurs couches semi-conductrices organiques entre deux électrodes dont l'une (au moins) est transparente. En l'occurrence, ces diodes OLED assurent une fonction de lanterne. 10 Le substrat 4 du module supporte également une ou plusieurs sources lumineuses (non visibles) entre les parois latérales 42 et les diodes OLED 8, cette ou ces sources lumineuses étant recouvertes d'un collimateur 12 en vue d'assurer une fonction de feux stop. Plus précisément, les rayons émis par ces sources lumineuses sont déviés par le collimateur 12 pour rencontrer la face avant de la 15 diode OLED 8 correspondante et y être réfléchis vers l'avant du module. L'axe longitudinal du module représenté à la figure 1 correspond à son axe optique. Cela signifie que les différents faisceaux lumineux produits par le module 2 sont orientés essentiellement selon cet axe. Tous ces faisceaux sont préférentiellement dirigés vers l'avant du module (correspondant à la droite à la figure 1 et à l'arrière du 20 véhicule). Les collimateurs 10 et 12 sont des pièces en matière transparente ou translucide, telle que du verre ou du polycarbonate (PC) ou plexiglas (PMMA). Ils comprennent des surfaces d'entrée et ou de sorties orientées de manière à dévier les rayons selon une direction principale, en application du principe de réfraction de Snell- 25 Descartes. Les faces d'entrée et de sortie forment en effet chacune un dioptre, à savoir une surface séparant deux milieux transparents homogènes et isotropes, d'indices de réfraction différents. L'indice de réfraction de l'air est en effet de l'ordre de 1 alors que celui du verre et du polycarbonate est situé entre 1.4 et 1.6 environ. Le principe de fonctionnement d'un collimateur est bien connu en soi de l'homme de 30 métier ; il n'est par conséquent pas nécessaire de le détailler davantage. 302 5 85 9 7 Le substrat 4 est en matière plastique réalisée par moulage et supporte les sources lumineuses et les pistes électriques, conformément à la technologie MID (acronyme de « Molded Interconnect Device »). La figure 2 illustre la face avant du module 2 de la figure 1, le collimateur central 10 5 étant toutefois absent. La figure 3 est une vue de côté du module dépourvu du collimateur central 10 et des collimateurs latéraux 12. On peut observer que les deux parois latérales 42 du substrat forment une cavité logeant plusieurs sources lumineuses du type LED 9. Ces dernières sont réparties le long de la direction transversale correspondant à la direction principale de la cavité. 10 Ces diodes sont fixées directement sur le substrat 4 préférentiellement par collage avec une colle chargée de particules métalliques, ladite colle étant préférentiellement une colle polymère apte à polymériser après application. L'utilisation de colle est intéressante en ce qu'elle permet d'éviter de faire subir des sollicitations thermiques au substrat. 15 Les diodes 9 sont reliées entre elles électriquement en série et alimentées par les pistes électriques 14 et 16. En l'occurrence, la piste 14 est destinée à être amenée à un potentiel positif, comme par exemple +12 Volt, alors que la piste 16 est destinée à être reliée à la masse du véhicule. Il est intéressant de noter que les parois frontales 43 comprennent des pistes 20 électriques 18 reliées directement à la piste de masse 16. Ces pistes électriques assurent une fonction de blindage à des champs électromagnétiques externes. Plus particulièrement, elles forment avec les diodes OLED, qui comprennent des électrodes destinées à être reliées à un potentiel positif (+12 Volt), un champ électrique. Ce champ étant fermé est apte à protéger le fonctionnement de la diode 25 OLED de perturbations électromagnétiques provenant de l'extérieur ou inhérentes au fonctionnement de l'OLED elle-même. Les diodes OLED, de par leur plus grande taille sont en effet davantage sensibles à ce type de perturbation et génèrent certaines perturbations électriques qui peuvent lui être dommageables. Les parois frontales 43 du substrat 4 s'étendant transversalement le long des diodes OLED sont 30 particulièrement bien positionnées pour former un champ électromagnétique fermé avec les diodes OLED et la pistes électriques 18. Les pistes électriques 18 forment 3025859 8 ainsi des zones auxiliaires assurant une fonction de blindage électromagnétique. Elles assurent également une fonction esthétique. Il est également intéressant de noter que la piste électrique 14 de potentiel positif (+12 Volts) s'étend transversalement à sa direction principale (qui est en 5 l'occurrence transversale) vers des zones 20 recouvrant les faces intérieures des parois latérales 42 formant la cavité. Il en va de même pour les pistes 22, 24 et 26 reliant entre elles les diodes 9 en série. Ces zones auxiliaires 20 sont à un potentiel positif lorsque les diodes 9 sont alimentées. Elles assurent une fonction d'écran thermique et/ou optique en ce qu'elles protègent les parois 42 du substrat 4 les 10 supportant du rayonnement thermique potentiellement important émis par les diodes 9. En fonction du matériau utilisé, ces zones peuvent également réfléchir une partie du rayonnement lumineux incident aux parois les supportant. Le matériau plastique du substrat peut être dopé en particules métalliques aptes à assurer l'accrochage des pistes métalliques 14, 16, 18, 20, 22, 24 et 26 sur sa 15 surface extérieure. Les pistes électriques peuvent être réalisées par la technologie désignée par l'acronyme LDS signifiant en langue anglaise « Laser Direct Structuring ». Il s'agit de faire parcourir un rayon laser sur la surface correspondante du substrat, suivant la configuration des pistes à réaliser. Le rayon laser a pour effet de former une rugosité 20 apte à favoriser l'accrochage. Cette étape est suivie d'une métallisation par trempage du substrat dans un ou plusieurs bains métalliques successifs. Alternativement ou de manière complémentaire, les pistes électriques peuvent être réalisées par impression du type jet d'encre dont l'encre comprend des particules métalliques. Cette impression peut être faite directement sur le substrat, ou en 25 vairante, sur une mince feuille en polyéthylène naphtalate (PEN) ou en polytéréphtalate d'éthylène (PET) qui sera par la suite déposé sur le substrat par thermoformation sous vide. Les pistes peuvent également être réalisées par un moulage en deux étapes du substrat, ou encore désigné « Two shot molding » en langue anglaise. Il s'agit d'un 30 processus de moulage par injection en utilisant deux résines différentes où une seule des deux résines est métallisable. Typiquement, la résine métallisable est de 3025859 9 l'ABS et la résine non-métallisable est du polycarbonate. Le substrat est ensuite soumis à un processus de dépôt auto-catalytique où du butadiène est utilisé pour chimiquement rendre la surface rugueuse et permettre l'adhérence d'une couche primaire de cuivre. 5 En raison de la nature thermoplastique du substrat, l'utilisation de procédés de soudure classique pour les contacts électriques n'est pas adaptée. Les diodes sont ainsi fixées mécaniquement et électriquement par application d'une colle à base polymère et chargée en éléments métalliques. Il s'agit ainsi d'un procédé d'application dite « à froid », c'est-à-dire à une température, par exemple 125° ou 10 150°, ne mettant pas à mal le substrat. Après polymérisation de la colle, celle-ci assure la fixation mécanique et électrique de la LED. Les pistes électriques 14, 16, 18, 20, 22, 24 et 26 peuvent comprendre plusieurs couches, notamment de cuivre (Cu), nickel (Ni) et/ou d'or (Au). La présence d'une couche de cuivre est intéressante pour assurer une fonction d'écran thermique et/ou 15 renforcer la fonction de blindage électrique. La présence d'une couche de nickel est intéressante pour assurer une fonction de blindage magnétique. La présence d'une couche d'or est intéressante pour assurer une fonction esthétique ou optique. A titre d'exemple, les pistes électriques peuvent comprendre une première couche de cuivre d'une épaisseur comprise entre 10 et 20 pm, suivie d'une couche de nickel 20 d'une épaisseur de l'ordre de 4 pm, et suivie d'une couche d'or d'une épaisseur de moins de 1 pm. Les zones auxiliaires 18 et 20 présentent une largeur moyenne de plus de 3mm, préférentiellement de plus de 5 mm. REVENDICATIONS1. Module lumineux (2), notamment pour véhicule automobile, comprenant : - un substrat (4) ; - une ou plusieurs sources lumineuses (8, 9) disposées sur le substrat (4) ; - un ensemble de pistes métalliques disposées sur le substrat, ledit ensemble formant au moins une zone d'alimentation électrique (14, 16, 22, 24, 26) de la ou des sources lumineuses (8, 9) ; caractérisé en ce que une partie de l'ensemble de pistes s'étend à distance de la ou d'au moins une des zones d'alimentation (14, 16, 22, 24, 26) et/ou transversalement à ladite ou au moins une desdites zones, de manière à former une ou plusieurs zones auxiliaires (18, 20) assurant une fonction auxiliaire distincte d'une fonction d'alimentation électrique, par exemple d'écran thermique, de surface de réflexion, de surface esthétique, et/ou de blindage électrique ou magnétique. 2. Module (2) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la ou au moins une des zones auxiliaires (18) est reliée à une piste d'alimentation (16) de la ou d'au moins une des sources lumineuses (9), ladite piste (16) étant destinée à être reliée à la masse, ladite ou lesdites zones auxiliaires (18) assurant une fonction de blindage électrique. 3. Module (2) selon l'une des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que le revêtement métallique de la ou des zones auxiliaires (18) comprend du nickel, ladite ou lesdites zones auxiliaires (18) assurant une fonction de blindage magnétique. 4. Module (2) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la ou au moins une des sources lumineuses (8) est du type diode électroluminescente organique faisant saillie du substrat. 5. Module (2) selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le substrat (4) comprend une cavité avec un fond et au moins une paroi latérale (42), la ou au moins une des zones auxiliaires (20) s'étendant sur la ou les parois latérales (42), assurant une fonction d'écran thermique, de surface de réflexion et/ou de surface esthétique. 3025859 11 6. Module (2) selon la revendication 5, caractérisé en ce que le revêtement métallique de la ou des zones auxiliaires (20) d'écran thermique, de surface de réflexion et/ou de surface esthétique comprend du cuivre, de l'or et/ou de l'argent. 7. Module (2) selon l'une des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que la cavité est généralement allongée suivant une direction principale, plusieurs des sources lumineuses (9) étant disposées sur le fond de la cavité suivant la direction principale. 8. Module (2) selon la revendication 7, caractérisé en ce que les sources lumineuses (9) sur le fond de la cavité sont reliées électriquement en série par les pistes d'alimentation électrique (14, 22, 24, 26) s'étendant suivant la direction principale de la cavité, les zones auxiliaires (20) s'étendant depuis lesdites pistes (14, 22, 24, 26) latéralement de part et d'autre de la direction principale. 9. Module (2) selon la revendication 2 et l'une des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que le substrat (4) comprend au moins une paroi frontale (43) faisant saillie de la ou d'une des parois latérales (42) de la cavité, la ou au moins une des zones auxiliaires (18) de blindage étant disposée sur la ou une des parois frontales (43). 10. Module (2) selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le revêtement métallique comprend du nickel, de l'or, de l'argent et/ou du cuivre. 11. Module (2) selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le substrat (4) est une pièce moulée rigide présentant une forme en trois dimensions. 12. Module (2) selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le substrat (4) est dans un matériau thermoplastique dopé en particules métalliques de manière à permettre l'accrochage du revêtement métallique. 13. Module (2) selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que la ou au moins une des sources lumineuses (8, 9) est reliée aux pistes d'alimentation électrique (14, 16, 22, 24, 26) par une colle chargée de particules métalliques, ladite colle étant préférentiellement une colle polymère apte à polymériser après application. 14. Module (2) selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce qu'il est apte à former au moins un faisceau lumineux suivant un axe optique vers 5 l'avant du module, les zones auxiliaires (18, 20) du revêtement métallique étant disposées sur une face du substrat qui est dirigée vers l'avant dudit module. 15. Dispositif lumineux, notamment pour véhicule automobile, comprenant : - un boîtier ; 10 - au moins un module lumineux apte à former au moins un faisceau lumineux ; caractérisé en ce que le ou au moins un des modules lumineux est conforme à l'une des revendications 1 à 14. 15