Brevet FR3041067A1 — publié le 20170317

- 1 - Dispositif lumineux, notamment pour véhicule automobile La présente invention concerne un dispositif lumineux de type projecteur, notamment pour véhicule automobile. Elle est en particulier destinée à générer un éclairage longue portée, supérieure à ceux produits par des phares classiques, c'est-à-dire un éclairage supérieur à 150 mètres. Dans ce domaine, il est connu de longue date des projecteurs d'appoint permettant d'éclairer une scène loin en avant du véhicule, de façon concentrée. Il s'agit généralement de projecteurs montés en après-vente par les propriétaires de véhicules qui sont amenés à rencontrer des conditions spécifiques de roulage. De telles projecteurs nécessitent une forte puissance lumineuse et sont généralement assez encombrant quand ils font appel à des technologies d'éclairage classiques. Il a été plus récemment proposé des projecteurs longue portée utilisant une source lumineuse du type laser. Les projecteurs obtenus à partir de telles sources sont moins encombrants. Ils présentent cependant un inconvénient majeur en termes de sécurité. En effet, si le faisceau laser vient à suivre une trajectoire imprévue, par exemple suite à une défaillance de l'un des composants optiques prévus en aval dans le chemin du faisceau, ou suite à un accident du véhicule équipé, il peut causer de graves brûlures en raison de son intensité. Une première solution est de prévoir des systèmes de sécurité palliant ce risque. Cela étant, un système peut être mis en échec dans certains cas particuliers et doit dans ce cas être combiné à un autre système de sécurité. L'invention a pour objectif de surmonter au moins partiellement les inconvénients évoqués plus haut et propose à cette fin un dispositif lumineux, notamment pour véhicule automobile, comprenant des sources lumineuses, générant un faisceau lumineux, et un système optique de projection dudit faisceau lumineux, ledit dispositif lumineux étant configuré pour que ledit système optique produise un éclairage à une distance supérieure à deux cents mètres, lesdites sources lumineuses étant des sources électroluminescentes à semi-conducteur, ledit dispositif lumineux comprenant en outre un substrat de croissance desdites sources lumineuses. 304 106 7 -2 Grâce à l'utilisation de telles sources lumineuses, on peut disposer, dans un encombrement qui reste limité, d'un dispositif lumineux permettant de générer un faisceau concentré et puissant, sans utiliser de laser. En effet, l'utilisation d'un même substrat de croissance permet de disposer de la densité de sources 5 électroluminescentes désirée pour obtenir un éclairage longue portée, par exemple jusqu'à plus de deux cents mètres, voire jusqu'à plus de 600 mètres. Il est à noter qu'un tel choix pourra paraître surprenant car on utilise alors les sources lumineuses dans un domaine où elles offrent certes une luminance élevée mais une intensité faible. Leur rendement énergétique est d'ailleurs très dégradé par 10 rapport à leur utilisation privilégiée. Des caractéristiques complémentaires de l'invention, qui pourront être considérées seules ou en combinaison, suivent : - lesdites sources lumineuses sont des diodes électroluminescentes, 15 disposées sur ledit substrat, - lesdites diodes électroluminescentes sont des bâtonnets électroluminescents de dimensions submillimétriques, s'étendant à partir dudit substrat, - ledit substrat est une couche de matériau, notamment de Si, 20 - lesdits bâtonnets sont régulièrement répartis sur ledit substrat, - lesdits bâtonnets sont disposés sur une grille orthogonale à pas constant d et/ou présentent une hauteur h constantes ; - un ratio h/d2 est supérieur à 0,003, voire à 0,005, voire à 0,05, voire à 0,1, voire à 0,4, la hauteur h et la distance d étant mesurées en micromètre, 25 - la hauteur h est supérieure ou égal à 2,5, voire à 5 pm, - la distance d est inférieure ou égal à 30, voire à 20, voire à 10, voire à 5 pm, - lesdites sources lumineuses sont configurées pour produire une luminance d'au moins 120 Cd/mm2, de préférence d'au moins 150 30 Cd/mm2 ; - ledit système optique est un système optique de concentration, - ledit système optique est une lentille et/ou un réflecteur, - ledit système optique est configuré pour produire au moins une coupure du faisceau, le faisceau étant par exemple un faisceau complémentaire 3041067 - 3 - d'une faisceau de base, par exemple de type route, la coupure n'étant alors pas visible, - ledit système optique est configuré pour produire deux coupures formant un angle entre elles, en particulier deux coupures perpendiculaires, 5 - ledit dispositif lumineux comprend une unité de commande, configurée pour contrôler l'alimentation en courant desdites sources, - ladite unité de commande comprend une carte à circuits imprimés, - ladite carte est disposée sur une face dudit substrat opposée à une face portant lesdites sources lumineuses. 10 D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés parmi lesquels : - la figure 1 illustre de façon schématique, un exemple de système d'éclairage 15 conforme à l'invention. Comme illustré à la figure 1, l'invention concerne un dispositif lumineux, notamment de type projecteur, notamment pour véhicule automobile, comprenant des sources lumineuses 2, générant un faisceau lumineux, et un système optique 6 20 de projection dudit faisceau lumineux, ledit dispositif lumineux étant configuré pour que ledit système optique produise un éclairage à une distance supérieure à deux cents mètres, voire jusqu'à plus de 600 mètres. Il pourra en particulier s'agir d'un dispositif lumineux additionnel, destiné à être monté sur le véhicule en plus des dispositifs lumineux dont il est muni en sortie d'usine. 25 Lesdites sources lumineuses 2 sont, par exemple, des sources électroluminescentes à semi-conducteur, ledit dispositif lumineux comprenant en outre un substrat 4 de croissance desdites sources lumineuses. L'utilisation de telles sources lumineuses permet d'éviter l'emploi de sources laser et les inconvénients qu'elles posent en termes de sécurité, ceci tout en disposant de l'éclairage spécifique 30 désiré et en limitant le volume utilisé. Lesdites sources lumineuses 2 sont, par exemple, des diodes électroluminescentes, disposées sur ledit substrat 4. Il s'agit, en particulier de diodes électroluminescentes configurées sous la forme des bâtonnets électroluminescents de dimensions submillimétriques, chaque bâtonnet 2 étant ici symbolisé par un trait. 3041067 - 4 - Lesdits bâtonnets s'étendent à partir dudit substrat 4 qui pourra être une couche de matériau, notamment de Si. Lesdits bâtonnets 2 présentent une structure en couches concentriques, notamment en couches de GaN avec interposition de puits quantiques, lesdites 5 couches étant générées depuis ledit substrat 4. La nature et la disposition des couches permettent l'émission de photons tout le long des bâtonnets. Ledit substrat 4 et lesdits bâtonnets 2 sont formés par une ou plusieurs puces. A titre d'exemple, dans les puces connues utilisant une telle technologie, lesdits bâtonnets 4 présentent un diamètre de moins d'un micron pour une hauteur de 10 l'ordre de quelques microns et sont espacés entre eux sur le substrat 4 d'une distance de l'ordre de 10 à 50 microns. La ou lesdites puces sont, notamment, de forme rectangulaire et les dimensions de leurs côtés sont de l'ordre du centimètre. Ledit dispositif lumineux pourra encore comprendre un ou des phosphores permettant de changer la couleur émise par lesdites sources lumineuses. Autrement 15 dit, ledit système pourra comprendre un convertisseur de longueur d'onde. On entend par convertisseur de longueur d'onde un convertisseur de lumière comprenant au moins un matériau luminescent conçu pour absorber au moins une partie d'au moins une lumière d'excitation émise par une source lumineuse et pour convertir au moins une partie de ladite lumière d'excitation absorbée en une lumière 20 d'émission ayant une longueur d'onde différente de celle de la lumière d'excitation. A titre d'exemple, pour émettre une lumière blanche, on utilisera des bâtonnets émetteur de lumière bleu ou UV avec un convertisseur de lumière pour obtenir par synthèse additive la lumière blanche. Lesdits bâtonnets sont avantageusement régulièrement répartis sur ledit 25 substrat et ils sont sont séparés par une distance d et/ou présentent une hauteur h constantes. A titre d'exemple, un ratio h/d2 est supérieur à 0,003, voire à 0,005, voire à 0,05, voire à 0,1, voire à 0,4, la hauteur h et le pas d étant mesurées en micromètre. Plus précisément, la distance d est mesurée entre un bâtonnet et les bâtonnets 30 voisins, notamment au niveau de leur axe longitudinal d'extension. La hauteur h est mesurée entre le substrat 4 et l'extrémité libre des bâtonnets. Ladite hauteur h est, par exemple, supérieure ou égal à 2,5, voire à 5 pm tandis que la distance d est, par exemple, inférieure ou égal à 30, voire à 20, voire à 10, voire à 5 pm. 3041067 - 5 - Lesdites sources lumineuses 2 sont préférentiellement configurées pour produire une luminance suffisamment forte sur une surface suffisamment grande d'au moins 120 Cd/mm2, de préférence au moins 150 Cd/mm2. Lesdites sources lumineuses 2 sont destinées à former une zone lumineuse 5 positionnée relativement audit système optique, en particulier de façon à projeter ladite zone lumineuse, à longue portée, sur une surface limitée. Autrement dit, ledit système optique est un système optique de concentration permettant au dispositif lumineux de réaliser une fonction de spot lointain à partir desdites sources lumineuses 2. 10 Ledit système optique 6 est ici une lentille 8. Ladite lentille 8 et la puce formée des bâtonnets 2 et du substrat 4 ont été illustrés sans souci d'échelle et sans tenir compte de leur taille respective. La zone lumineuse définie par lesdites sources lumineuses est préférentiellement positionné au foyer de ladite lentille 8. Il pourra également être utilisé, de façon complémentaire ou en substitution, 15 un réflecteur ou tout autre système optique. Ledit dispositif lumineux est avantageusement configuré pour alimenter en courant lesdites sources lumineuses. En cas de l'utilisation d'une pluralité de puces, lesdites puces sont préférentiellement alimentées en parallèle. Ledit dispositif lumineux comprend pour cela, par exemple, une unité de 20 commande, non illustrée. Ladite unité de commande comprend, notamment, une carte à circuits imprimés. Ladite carte pourra être disposée sur une face dudit substrat opposée à une face portant lesdites sources lumineuses 2. Autrement dit, au moins une partie de l'unité de commande, ici ladite carte à circuit imprimés, est empilée sous le substrat de manière à connecter électriquement ladite unité de 25 commande audit substrat. Ladite carte à circuit imprimés est, par exemple, un carte du type pcb, fpcb, mpcb, smi, selon les acronymes habituellement utilisés dans ce domaine. Ledit dispositif lumineux pourra en outre comprendre un dissipateur thermique, ladite carte étant située entre ledit substrat et ledit dissipateur. 30 Ladite unité de commande est avantageusement configurée pour prendre en compte des informations relatives à la présence de véhicules ou de personnes dans la zone susceptible d'être éclairée par le dispositif lumineux afin de pouvoir désactiver lesdites sources lumineuses de manière à éviter un éblouissement. Préférentiellement, ledit système optique comprend une optique de mise en 3041067 - 6 - forme, notamment configurée pour produire au moins une coupure du faisceau. Encore plus préférentiellement, ladite optique est configurée pour produire deux coupures formant un angle entre elles, en particulier deux coupures perpendiculaires. Ledit système optique, en particulier ladite lentille, pourra être en contact avec 5 l'extrémité libre desdites bâtonnets. Ledit dispositif lumineux pourra encore comprendre un boîtier fermé par une glace, ledit boîtier accueillant l'ensemble formé par la ou lesdites puces, la carte à circuits imprimés et le dissipateur thermique ainsi que le système optique associé. Ledit dispositif lumineux est avantageusement configuré pour être rapporté sur des 10 parties externes d'un véhicule à l'aide de brides d'accrochage prévues à cet effet. Ledit dispositif lumineux sera avantageusement configuré afin de pouvoir être disposé en ligne sur le véhicule au côté de dispositifs lumineux identiques. Lesdits dispositifs lumineux sont préférentiellement activables sélectivement, notamment à l'aide de leur unité de commande, afin de pouvoir contrôler la zone 15 éclairée et limiter les risques d'éblouissement des véhicules ou personnes présents. REVENDICATIONS1. Dispositif lumineux, notamment pour véhicule automobile, comprenant des sources lumineuses (2), générant un faisceau lumineux, et un système optique (6) de projection dudit faisceau lumineux, ledit dispositif lumineux étant configuré pour que ledit système optique (6) produise un éclairage à une distance supérieure à deux cents mètres, lesdites sources lumineuses (2) étant des sources électroluminescentes à semi-conducteur, ledit dispositif lumineux comprenant en outre un substrat (4) de croissance desdites sources lumineuses (2). 2. Dispositif lumineux selon la revendication précédente dans lequel lesdites sources lumineuses (2) sont des diodes électroluminescentes, disposées sur ledit substrat (4). 3. Dispositif lumineux selon la revendication précédente dans lequel lesdites diodes électroluminescentes sont des bâtonnets électroluminescents de dimensions submillimétriques, s'étendant à partir dudit substrat (4). 4. Dispositif lumineux selon la revendication précédente dans lequel lesdits bâtonnets sont régulièrement répartis sur ledit substrat (4). 5. Dispositif lumineux selon l'une quelconque des revendications 3 ou 4 dans lequel lesdits bâtonnets sont disposés sur une grille orthogonale à pas constant d et/ou présentent une hauteur h constantes. 6. Dispositif lumineux selon la revendication 5 dans lequel un ratio h/d2 est supérieur à 0,003, voire à 0,005, voire à 0,05, voire à 0,1, voire à 0,4, la hauteur h et la distance d étant mesurées en micromètre. 7. Dispositif lumineux selon l'une quelconque des revendications 5 ou 6 dans lequel la hauteur h est supérieure ou égale à 2,5, voire à 5 pm et/ou la distance d est inférieure ou égale à 30, voire à 20, voire à 10, voire à 5 pm. 3041067 - 8 - 8. Dispositif lumineux selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel lesdites sources lumineuses (2) sont configurées pour produire une luminance d'au moins 120 Cd/mm2, de préférence d'au moins 150 Cd/m m2. 5 9. Dispositif lumineux selon l'une quelconque des revendications précédentes dans ledit système optique (6) est une lentille (8) et/ou un réflecteur. 10 10. Dispositif lumineux selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel ledit système optique (6) est configuré pour produire au moins une coupure du faisceau produit par le dispositif lumineux. 11. Dispositif lumineux selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel ledit dispositif produit un faisceau additionnel à un 15 faisceau de base, le faisceau de base étant par exemple de type route.