Brevet FR3047791A1 — publié le 20170818

Module d'éclairage de projecteur de véhicule automobile et projecteur associé La présente invention concerne un module d'éclairage de projecteur de véhicule automobile, comprenant : au moins un premier dispositif lumineux comprenant une première source lumineuse ; et un dispositif de conversion de longueur d'onde dudit rayonnement lumineux, ledit dispositif de conversion comprenant une couche luminophore, ladite couche comprenant au moins un composé luminophore ; le premier dispositif lumineux étant apte à émettre un rayonnement lumineux vers la couche luminophore selon une première direction ; le dispositif de conversion étant apte à émettre un faisceau lumineux dans une deuxième direction, inclinée par rapport à la première direction, sous l'effet du rayonnement lumineux du premier dispositif lumineux. Il est connu de prévoir, à l'avant d'un véhicule automobile, des projecteurs aptes à former des faisceaux lumineux pour remplir différentes fonctions d'éclairage, par exemple de type « feux de route » ou « feux de croisement ». Des dispositifs de feux, dits adaptatifs, permettent d'ajuster l'intensité, les dimensions et/ou la direction des faisceaux selon les conditions de circulation, afin de remplir ces différentes fonctions. Chaque projecteur comporte en général plusieurs modules d'éclairage qui permettent de former un faisceau lumineux du projecteur. Les modules peuvent être allumés ou éteints indépendamment les uns des autres pour faire varier en temps réel les caractéristiques du faisceau. On entend par module d'éclairage un ensemble contenant au moins une source lumineuse et un système optique de projection ou de réflexion. Des modules d'éclairage, tels que décrits dans le document EP2690352 au nom de la Demanderesse, comprennent notamment des dispositifs lumineux comportant des sources lumineuses à semi-conducteurs de type diodes laser, émettant en lumière bleue, ainsi qu'un dispositif apte à convertir le rayonnement laser en un faisceau de lumière blanche. Un tel dispositif de conversion comprend notamment une plaque réfléchissante au rayonnement de la source lumineuse, ainsi qu'une couche luminophore recouvrant ladite plaque. La couche luminophore est typiquement formée d'un matériau présentant des propriétés de luminescence. Un tel matériau est apte à absorber la lumière des sources lumineuses à semi-conducteurs, pour émettre à une longueur d'onde différente. 3047791 2 Il est notamment connu d'utiliser un matériau luminophore apte à absorber une lumière monochromatique pour émettre à une ou plusieurs longueurs d'ondes différentes. Seule une partie de la lumière monochromatique étant absorbée, il en résulte un faisceau polychromatique considéré comme « lumière blanche ». 5 Un tel matériau luminophore présente généralement à l'état éteint une apparence colorée, notamment jaune. Or, pour des modules lumineux de taille importante, la couleur jaune du dispositif de conversion peut être visible depuis l'extérieur du projecteur, ce qui est considéré comme peu souhaitable pour l'aspect du véhicule équipé d'un tel projecteur. La présente invention a pour but de proposer un module d'éclairage amélioré, de 10 sorte à ne pas présenter d'aspect coloré visible depuis l'extérieur du véhicule, en particulier à l'état éteint. A cet effet, la présente invention se rapporte à un module d'éclairage du type précité, dans lequel la couche luminophore est transparente à au moins une partie du spectre de lumière visible. 15 Suivant d'autres aspects avantageux de l'invention, le module d'éclairage comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles : - la couche luminophore comporte des grains d'au moins un composé luminophore, lesdits grains ayant une dimension maximale inférieure à 1 pm ; 20 - l'au moins un composé luminophore est un grenat d'yttrium et d'aluminium dopé au cérium ; - le dispositif de conversion comprend une plaque support recouverte de la couche luminophore ; - la plaque support est réfléchissante au rayonnement lumineux de la première 25 source lumineuse ; - la plaque support est sensiblement transparente à au moins une partie du spectre de lumière visible ; - la couche luminophore comporte des grains d'au moins un composé luminophore, lesdits grains étant répartis dans une matrice solide transparente telle que 30 du verre ; - le module d'éclairage comporte au moins un deuxième dispositif lumineux comprenant une deuxième source lumineuse, ledit deuxième dispositif lumineux étant apte à émettre un rayonnement lumineux vers la couche luminophore selon une troisième direction inclinée par rapport à la première et à la deuxième directions, le dispositif de conversion étant apte à émettre un faisceau lumineux dans la deuxième direction, sous l'effet du rayonnement lumineux du deuxième dispositif lumineux ; 3047791 3 - au moins la première source lumineuse est une source lumineuse à semiconducteurs, de préférence une diode laser, émettant un rayonnement dont la longueur d'onde est préférentiellement comprise entre 400 nm et 500 nm ; - au moins le premier dispositif lumineux comprend en outre au moins un dispositif 5 réflecteur apte à dévier un rayonnement émis par au moins la première source lumineuse et à renvoyer ledit rayonnement, selon au moins la première direction, vers la couche luminophore du dispositif de conversion de longueur d'onde ; - le module d'éclairage comprend en outre un système optique d'imagerie apte à projeter le faisceau lumineux émis dans la deuxième direction par le dispositif de 10 conversion de longueur d'onde. L'invention se rapporte en outre à un projecteur de véhicule automobile, comprenant au moins un module d'éclairage tel que décrit ci-dessus. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif et faite en se référant aux dessins sur 15 lesquels : - la figure 1 est une vue en coupe d'un module d'éclairage selon un premier mode de réalisation de l'invention ; - la figure 2 est une vue de détail d'un élément du module d'éclairage de la figure 1 ; et 20 - la figure 3 est une vue partielle, en coupe, d'un module d'éclairage selon un deuxième mode de réalisation de l'invention. La figure 1 représente en coupe un module d'éclairage 10 selon un premier mode de réalisation de l'invention. Comme détaillé plus bas, le module 10 est un module d'éclairage en réflexion. 25 Le module d'éclairage 10 est destiné à être incorporé dans un projecteur de véhicule automobile, ledit projecteur comprenant éventuellement un ou plusieurs autres modules d'éclairage. Le module d'éclairage 10 comporte un premier 12 et un second 14 dispositifs lumineux, un dispositif 16 de conversion de longueur d'onde et un système optique 18 30 d'imagerie. Le module 10 comporte en outre un support 20 auquel sont fixés les premier 12 et second 14 dispositifs lumineux, le dispositif de conversion 16 et le système optique 18. De manière optionnelle, le module 10 comporte en outre un ventilateur 22, fixé au support 20. 3047791 4 On considère une base orthonormée (X, Y, Z) représentée à la figure 1. Les axes horizontaux X et Y sont respectivement parallèle et perpendiculaire à un axe optique 23 du système optique 18 ; l'axe Z est vertical. Dans l'exemple de la figure 1, les premier 12 et second 14 dispositifs lumineux 5 sont sensiblement identiques et correspondent à la même description ci-dessous. Le dispositif lumineux 12, 14 comporte une source lumineuse 24 disposée selon un axe d'émission sensiblement parallèle à X. Préférentiellement, la source lumineuse 24 est une source lumineuse à semi-conducteurs, plus préférentiellement une diode laser. Dans l'exemple de la figure 1, la source lumineuse 24 de chacun des dispositifs lumineux 10 12, 14 est une diode laser. La diode laser 24 émet par exemple un faisceau visible dont la longueur d'onde est comprise entre 400 nm et 500 nm, de préférence comprise entre 440 nm et 470 nm. Le faisceau de la diode laser 24 présente notamment un aspect bleu. Le dispositif lumineux 12, 14 comporte en outre : une enveloppe 30, renfermant la 15 diode 24, et un échangeur de chaleur 32, assemblé à la diode 24. L'échangeur de chaleur 32 est apte à coopérer avec le ventilateur 22 pour refroidir la diode 24. L'échangeur de chaleur 32 est préférentiellement un radiateur à ailettes réalisé dans un matériau à bonne conductivité thermique tel que l'aluminium. Le dispositif lumineux 12, 14 comporte en outre un dispositif optique 34 apte à 20 concentrer le faisceau émis par la diode laser 24. Le dispositif optique 34 est reçu dans l'enveloppe 30. Le dispositif lumineux 12, 14 comporte en outre un réflecteur 36 apte à envoyer vers le dispositif de conversion 16 un rayon lumineux 38 émis par la diode laser 24 et concentré par le dispositif optique 34. 25 Les rayons lumineux 38 émis par le premier 12 et par le second 14 dispositifs lumineux ont respectivement une première 40 et une deuxième 42 direction principale d'émission. Les première 40 et deuxième 42 directions sont sensiblement symétriques par rapport à un plan (X, Y) passant par l'axe optique 23. Chacune des première 40 et deuxième 42 directions est inclinée par rapport à la 30 direction X, d'un angle a strictement supérieur à 0° et strictement inférieur à 90°. Préférentiellement, l'angle a est compris entre 5° et 85°, plus préférentiellement compris entre 30° et 80°. De préférence, le réflecteur 36 est mobile selon une ou deux directions, de sorte à former un système de balayage. Dans le mode de réalisation de la figure 1, le réflecteur 35 36 est formé de plusieurs miroirs mobiles de manière indépendante. Le déplacement des miroirs du réflecteur est notamment contrôlé par une carte électronique 44. 3047791 5 Dans le mode de réalisation de la figure 1, le rayon lumineux 38 de chaque dispositif lumineux 12, 14 est ainsi mobile à l'intérieur d'un cône d'émission. La première 40 ou la deuxième 42 direction principale d'émission est alors définie comme un axe médian dudit cône d'émission. 5 Le dispositif 16 de conversion de longueur d'onde comporte notamment une plaque support 46, formée d'un substrat réfléchissant pour le rayonnement laser. Ledit substrat est par exemple un métal tel que l'aluminium. Le dispositif de conversion 16 comporte en outre une couche luminophore 48 solidaire de la plaque 46. La couche luminophore 48 sera décrite en détail plus bas. 10 La couche luminophore 48 est disposée dans un plan (Y, Z). Les premier 12 et second 14 dispositifs lumineux sont respectivement disposés au-dessus et au-dessous, selon Z, de ladite couche luminophore 48. Le plan (Y, Z) de la couche luminophore 48 est proche d'un plan focal du système optique 18. Ledit système optique 18 comprend par exemple une ou plusieurs lentilles 49. 15 Le module 10 étant un module d'éclairage en réflexion, les diodes laser 24 et le système optique 18 sont situés du même côté du plan (Y, Z) de la couche luminophore 48. La figure 2 montre une représentation schématique de détail du dispositif de conversion 16, selon le plan de coupe de la figure 1. 20 La couche luminophore 48 est formée d'au moins un composé luminophore 50, déposé sur une surface externe 51 de la plaque 46. De préférence, le composé luminophore 50 est apte à absorber de la lumière à la longueur d'onde émise par la diode laser 24 et à émettre de la lumière à une longueur d'onde différente, notamment en lumière jaune. De préférence, le composé luminophore 50 est un grenat d'yttrium et 25 d'aluminium dopé au cérium (YAG:Ce) ou un luminophore aux propriétés similaires. Afin d'éviter que la couche luminophore 48 ne présente un aspect jaune visible à travers les lentilles 49 du système optique 18 d'imagerie, ladite couche luminophore 48 est transparente à au moins une partie du spectre de lumière visible. Plus précisément, la couche luminophore 48 est préférentiellement formée de 30 grains 52 du composé 50. Une dimension maximale 54 desdits grains, telle qu'un diamètre maximal, est inférieure à 1 pm. De tels grains de composé luminophore, de taille nanométrique. Les grains 52 sont directement déposés sur la surface externe 51 de la plaque 46. En variante, les grains 52 sont incorporés dans une matrice transparente, par exemple à 35 base de verre, ladite matrice assurant une liaison entre lesdits grains 52 et la surface externe 51. 3047791 6 Ainsi, la surface externe 51 est visible par transparence à travers la couche 48. En fonction de l'aspect visuel de ladite surface externe 51, notamment de sa teinte, la couleur jaune de la couche 48 est peu ou pas visible à travers le système optique 18. A titre indicatif, une épaisseur 56 de la couche luminophore 48 est 5 préférentiellement inférieure à 1.000 pm. La figure 3 est une vue partielle, en coupe, d'un module d'éclairage 110 selon un deuxième mode de réalisation de l'invention. Comme détaillé plus bas, le module 110 est un module d'éclairage en transmission. Le module d'éclairage 110 est destiné à être incorporé dans un projecteur de 10 véhicule automobile, ledit projecteur comprenant éventuellement un ou plusieurs autres modules d'éclairage. Dans la description qui suit, les éléments du module 110 communs avec le module 10 sont désignés avec les mêmes numéros de référence que sur les figures 1 et 2. Le module d'éclairage 110 comporte un dispositif lumineux 12, un dispositif 116 de 15 conversion de longueur d'onde et un système optique 18 d'imagerie. Préférentiellement, le module d'éclairage 110 comporte un autre dispositif lumineux non représenté, analogue au second dispositif lumineux 14 du module 10 décrit ci-dessus. Préférentiellement, le module d'éclairage 110 comporte en outre un support 120 partiellement représenté à la figure 3. Le dispositif lumineux 12, le dispositif de conversion 20 116 et le système optique 18 sont par exemple fixés audit support 120. On considère une base orthonormée (X, Y, Z) représentée à la figure 3. Les axes horizontaux X et Y sont respectivement parallèle et perpendiculaire à un axe optique 23 du système optique 18 ; l'axe Z est vertical. Le dispositif lumineux 12 du module 110 est identique au premier dispositif 25 lumineux 12 du module 10 décrit ci-dessus. En particulier, le dispositif lumineux 12 comporte une source lumineuse 24, préférentiellement de type diode laser. Le dispositif lumineux 12 comporte en outre des dispositifs optiques aptes à envoyer un rayon lumineux 38 vers le dispositif de conversion 116. Le rayon lumineux 38 est mobile à l'intérieur d'un cône d'émission autour d'une direction principale d'émission 30 40. La direction principale d'émission 40 est inclinée par rapport à la direction X, d'un angle a strictement supérieur à 0° et strictement inférieur à 90°. Préférentiellement, l'angle a est compris entre 5° et 85°, plus préférentiellement compris entre 30° et 80°. Le dispositif 116 de conversion de longueur d'onde comporte notamment une 35 plaque support 146 et une couche luminophore 48 solidaire de ladite plaque support. 3047791 7 La couche luminophore 48 est disposée dans un plan (Y, Z). Le dispositif lumineux 12 est disposé au-dessus de ladite couche luminophore 48 selon Z. Le plan (Y, Z) de la couche luminophore 48 est proche d'un plan focal du système optique 18. Ledit système optique 18 du module 110 est identique au système optique 18 5 du module 10 décrit ci-dessus. La couche luminophore 48 du module 110 est identique à la couche luminophore 48 du module 10 décrit ci-dessus. En particulier, ladite couche luminophore 48 est formée de grains d'un composé luminophore, lesdits grains étant de taille nanométrique et déposés sur une surface externe de la plaque 146. 10 Ladite couche luminophore 48, formée de grains de taille nanométrique, est transparente à la lumière émise par la diode laser 24, ainsi qu'à la lumière émise par le luminophore après son excitation par la lumière de ladite diode laser. Par ailleurs, contrairement à la plaque support 46 du module 10, la plaque support 146 du module 110 est formée d'un substrat sensiblement transparent à au moins une 15 partie du spectre de lumière visible, en particulier au rayonnement lumineux de la diode laser 24. La plaque support 146 est par exemple en verre ou en quartz. La plaque support 146 est préférentiellement apte à favoriser la dissipation thermique. Selon un mode de réalisation, la plaque support 146 est opaque à certaines longueurs d'onde, notamment situées hors du domaine de la lumière visible. 20 De plus, le module 110 étant un module d'éclairage en transmission, la diode laser 24 et le système optique 18 sont situés de part et d'autre du plan (Y, Z) de la couche luminophore 48. Préférentiellement, la couche luminophore 48 est située du même côté de la plaque support 146 que le système optique 18. 25 Selon une variante de réalisation (non représentée) du dispositif 116 de conversion de longueur d'onde, la plaque support 146 et la couche luminophore 48 sont remplacées par une plaque formée d'une matrice transparente, dans laquelle sont répartis des grains de composé luminophore. Ladite plaque est disposée de manière analogue à la plaque support 146. La matrice transparente est par exemple à base de verre ou de 30 céramique. Les grains de composé luminophore sont par exemple analogues aux grains 52 ; une dimension maximale desdits grains est de préférence inférieure à 1 pm. Le système optique 18 et le dispositif de conversion 116, alignés selon l'axe optique 23, sont transparents à au moins une partie du spectre de lumière visible. Depuis l'extérieur du module 110, une partie de l'intérieur du support 120 est donc visible à 35 travers ledit système optique 18 et ledit dispositif de conversion 116. 3047791 8 En fonction de l'aspect visuel dudit intérieur du support 120, la couleur jaune de la couche 48 est peu ou pas visible à travers le système optique 18, en particulier à l'état éteint. Un procédé de fonctionnement des modules d'éclairage 10 et 110 va maintenant 5 être décrit. Lorsque chacune des diodes 24 est alimentée en électricité, elle émet un rayonnement laser qui traverse le dispositif optique 34 en direction du réflecteur 36. Ledit réflecteur renvoie vers le dispositif de conversion 16 un rayon lumineux 38. Le réflecteur 36 formant un système de balayage, plusieurs points de la couche luminophore 48 reçoivent successivement le rayon lumineux 38. 10 De manière connue, chaque point de la couche luminophore 48, recevant le rayonnement laser « bleu », absorbe une partie de ce rayonnement et émet une lumière dans la bande spectrale du vert au rouge, ce qui permet de reconstituer un rayonnement de couleur blanche. Dans le cas du module 10 en réflexion, l'autre partie du rayonnement laser est 15 réfléchi par la plaque 46. Dans le cas du module 110 en transmission, l'autre partie du rayonnement laser traverse la plaque 146. Le dispositif de conversion 16 réémet ainsi un faisceau de lumière considérée comme « blanche », c'est-à-dire comportant une pluralité de longueurs d'onde comprise entre 400 nm et 800 nm environ. Une direction principale d'émission de ce faisceau de 20 lumière correspond à l'axe optique 23 du système optique 18 d'imagerie. Ledit système optique 18 forme alors à l'infini une image des points lumineux de la couche luminophore 48, sous forme d'un faisceau lumineux apte à éclairer la route à l'avant d'un véhicule. Lorsque le module d'éclairage 10, 110 n'est pas en fonctionnement, les diodes 24 25 sont éteintes et le dispositif de conversion 16, 116 est partiellement visible à travers le système optique 18 depuis l'extérieur du véhicule. Les caractéristiques du module 10, 110 décrites ci-dessus sont telles que la couleur jaune de la couche luminophore 48 est peu ou pas discernable par un observateur extérieur, ce qui améliore l'aspect esthétique du véhicule. 30 REVENDICATIONS1.- Module d'éclairage (10, 110) de projecteur de véhicule automobile, comprenant : - au moins un premier dispositif lumineux (12) comprenant une première source lumineuse (24) ; et - un dispositif (16, 116) de conversion de longueur d'onde dudit rayonnement lumineux, ledit dispositif de conversion comprenant une couche luminophore (48), ladite couche comprenant au moins un composé luminophore (50) ; le premier dispositif lumineux étant apte à émettre un rayonnement lumineux (38) vers la couche luminophore selon une première direction (40) ; le dispositif de conversion étant apte à émettre un faisceau lumineux dans une deuxième direction (23), inclinée (a) par rapport à la première direction, sous l'effet du rayonnement lumineux du premier dispositif lumineux ; le module d'éclairage étant caractérisé en ce que la couche luminophore (48) est transparente à au moins une partie du spectre de lumière visible. 2.- Module d'éclairage selon la revendication 1, dans lequel la couche luminophore (48) comporte des grains (52) d'au moins un composé luminophore (50), lesdits grains ayant une dimension maximale (54) inférieure à 1 pm. 3.- Module d'éclairage selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans lequel l'au moins un composé luminophore (50) est un grenat d'yttrium et d'aluminium dopé au cérium. 4.- Module d'éclairage selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le dispositif de conversion comprend une plaque support (46, 146) recouverte de la couche luminophore (48). 5.- Module d'éclairage (10) selon la revendication 4, dans lequel la plaque support (46) est réfléchissante au rayonnement lumineux de la première source lumineuse (24). 6.- Module d'éclairage (110) selon la revendication 4, dans lequel la plaque support (146) est sensiblement transparente à au moins une partie du spectre de lumière visible. 3047791 10 7.- Module d'éclairage selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel la couche luminophore comporte des grains (52) d'au moins un composé luminophore (50), lesdits grains étant répartis dans une matrice solide transparente telle que du verre. 5 8.- Module d'éclairage selon l'une des revendications précédentes, comportant au moins un deuxième dispositif lumineux (14) comprenant une deuxième source lumineuse (24), ledit deuxième dispositif lumineux étant apte à émettre un rayonnement lumineux (38) vers la couche luminophore selon une troisième direction (42) inclinée par rapport à la première et à la deuxième directions, 10 le dispositif de conversion (16, 116) étant apte à émettre un faisceau lumineux dans la deuxième direction (23), sous l'effet du rayonnement lumineux du deuxième dispositif lumineux. 9.- Module d'éclairage selon l'une des revendications précédentes, dans lequel au 15 moins la première source lumineuse (24) est une source lumineuse à semi-conducteurs, de préférence une diode laser, émettant un rayonnement dont la longueur d'onde est préférentiellement comprise entre 400 nm et 500 nm. 10.- Module d'éclairage selon l'une des revendications précédentes, dans lequel 20 au moins le premier dispositif lumineux (12, 14) comprend en outre au moins un dispositif réflecteur (36) apte à dévier un rayonnement émis par au moins la première source lumineuse et à renvoyer ledit rayonnement (38), selon au moins la première direction (40, 42), vers la couche luminophore (48) du dispositif de conversion de longueur d'onde. 25 11.- Module d'éclairage selon l'une des revendications précédentes, comprenant en outre un système optique d'imagerie (18) apte à projeter le faisceau lumineux émis dans la deuxième direction par le dispositif de conversion de longueur d'onde. 12.- Projecteur de véhicule automobile, comprenant au moins un module 30 d'éclairage (10, 110) selon l'une des revendications précédentes.