Brevet FR3047941A1 — publié le 20170825

- 1 - Système d'éclairage pour l'habitacle d'un véhicule automobile La présente invention concerne un système d'éclairage pour l'habitacle d'un véhicule automobile. Dans ce domaine, il est connu de longue date de munir l'habitacle d'un véhicule automobile d'un éclairage d'ambiance ou de liseuses. L'éclairage provient généralement de modules distincts, dédiés à chacune des fonctions. Pour les liseuses, il est connu de les munir de lentilles mobiles permettant de diriger le faisceau lumineux en différents endroits du véhicule, voire de changer la taille de la plage éclairée. Cela permet de ne pas multiplier leur nombre. Cependant, l'utilisation de pièces mobiles confère à ces modules une certaine complexité. Il a également été proposé des liseuses formées d'un guide de lumière dont différentes portions sont allumées en fonction de la zone que l'on souhaite éclairer. Cependant, elles nécessitent une source lumineuse distincte pour chaque zone. En outre, ces différentes solutions n'assurent que la fonction liseuse de sorte qu'un ou des modules complémentaires doivent être employés pour assurer la fonction d'éclairage d'ambiance. Il est encore connu des modules regroupant différentes lampes à incandescence ou halogènes, offrant à la fois un éclairage d'ambiance et un éclairage en mode liseuse, éventuellement dans différentes directions. Cependant ces modules font appel à de nombreuses lampes pour assurer les différentes fonctions d'éclairage souhaitées et offrent de la sorte un niveau d'intégration limité. La qualité de l'éclairage produit reste également faible. L'invention a pour objectif de pallier au moins partiellement les inconvénients évoqués plus haut et propose à cette fin un système d'éclairage pour habitacle de véhicule automobile comprenant des sources lumineuses électroluminescentes à semi-conducteur et au moins un substrat de croissance desdites sources lumineuses, lesdites sources lumineuses étant réparties sur ledit substrat pour définir une pluralité de zones émettrices de lumière, ledit système étant configuré pour activer la ou les sources lumineuses d'une même zone indépendamment d'une zone à l'autre, ladite pluralité de zones étant configurée pour émettre des faisceaux destinés à produire un éclairage différent d'une zone à l'autre. Grâce à l'invention, on obtient un haut degré d'intégration. En effet, on utilise 3047941 - 2 - les sources lumineuses issues d'un seul et même substrat pour assurer les différentes fonctions d'éclairage souhaitées, telle qu'une fonction d'éclairage d'ambiance et/ou de liseuse. Un tel résultat est en outre obtenu sans avoir recours à des pièces mobiles. 5 En effet, l'étendu que l'on peut donner au substrat permet d'implanter des sources lumineuses permettant d'éclairer des zones distantes l'une de l'autre. L'utilisation de sources électroluminescentes à semi-conducteur permet en outre de disposer de nouveaux effets d'éclairage par rapport aux lampes à incandescence et/ou halogènes des modules connus. 10 Des caractéristiques complémentaires de l'invention, qui pourront être considérées seules ou en combinaison suivent : - ledit système est configuré pour alimenter en courant la ou les sources lumineuses d'une même zone indépendamment d'une autre desdites zones, 15 - ledit système est configuré pour que la ou les sources lumineuses d'au moins une même zone soient alimentées sélectivement avec au moins deux courants électriques d'intensité différente, - lesdites sources lumineuses sont des diodes électroluminescentes, disposées sur ledit substrat, 20 - lesdites diodes électroluminescentes sont des bâtonnets électroluminescents de dimensions submillimétriques, s'étendant à partir dudit substrat, - les diodes électroluminescentes, en particulier lesdits bâtonnets, présentent une configuration différente d'une zone à l'autre, 25 - ledit substrat est une couche de matériau, notamment de Si, - l'une au moins desdites zones comprend un convertisseur de longueur d'onde, - ledit système comprend une unité de commande, configurée pour contrôler, en particulier sélectivement, l'alimentation en courant desdites 30 zones, - ladite unité de commande est configurée pour alimenter lesdites zones selon un courant différent d'une zone à l'autre, - ladite unité de commande est configurée pour alimenter une même desdites zones selon des courants différents, 3047941 - 3 - au moins une partie de l'unité de commande est empilée sous le substrat de manière à connecter électriquement ladite unité de commande audit substrat, 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, ladite unité de commande est configurée pour alimenter tout ou partie desdites zones de façon à obtenir un éclairage d'ambiance, ladite unité de commande est configurée pour alimenter au moins l'une des zones de façon à obtenir un éclairage en mode liseuse, ladite unité de commande est configurée pour alimenter au moins l'une des zones de façon à obtenir un éclairage d'ambiance et au moins une autre des zones pour obtenir un éclairage en mode liseuse, ledit système comprend en outre des sources configurées pour émettre des rayons présentant une longueur d'onde dans un domaine non-visible, en particulier l'infrarouge et/ou l'ultraviolet, lesdites sources configurées pour émettre des rayons présentant une longueur d'onde dans un domaine non-visible sont disposées sur ledit substrat, lesdites sources lumineuses configurées pour émettre des rayons présentant une longueur d'onde dans un domaine non-visible comprennent des bâtonnets électroluminescents munis d'au moins un convertisseur de longueur d'onde, lesdits bâtonnets des sources lumineuses configurées pour émettre des rayons présentant une longueur d'onde dans un domaine non-visible sont issus dudit substrat, ledit système comprend en outre une unité de suivi des occupants du véhicule, configurée pour exploiter des informations recueillies à l'aide des rayons émis par la ou lesdites sources émettant des rayons présentant une longueur d'onde dans le domaine non-visible, ledit système comprend en outre une optique de mise en forme, ladite optique de mise en forme comprend une ou plusieurs lentilles focalisées pour générer un faisceau d'ouverture réduite et/ou une ou plusieurs lentilles grand angle, 3047941 - 4 - - ladite optique de mise en forme est directement en contact avec lesdites sources lumineuses, en particulier avec une extrémité distale desdits bâtonnets. 5 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, en vue de côté, un mode de réalisation du système d'éclairage conforme à l'invention, 10 - - la figure 2 illustre de façon schématique, en vue de faces, les zones émettrices de lumière d'un mode de réalisation d'un système d'éclairage conforme à l'invention. Comme illustré à la figure 1, l'invention concerne un système d'éclairage pour 15 habitacle de véhicule automobile. Elle est avantageusement configurée pour être intégrée dans un élément d'habillage intérieur d'habitacle de véhicule tel qu'un plafonnier, un module multifonctions de pare-brise ou autres. Ledit système comprend des sources lumineuses électroluminescentes 2 à semi-conducteur et un substrat 4 de croissance desdites sources lumineuses 2. 20 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. Lesdits bâtonnets s'étendent à partir dudit substrat 4 qui pourra être une couche de 25 matériau, notamment de Si. Lesdits bâtonnets 2 présentent une structure en couches concentriques, notamment en couches de GaN avec interposition de puits quantiques, lesdites couches étant générées depuis ledit substrat 4. La nature et la disposition des couches permettent l'émission de photons tout le long des bâtonnets. 30 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 d'environ 2,5 microns et sont espacés entre eux sur le substrat 4 d'une distance de l'ordre de 10 à 50 microns. Lesdites puces sont, notamment, de forme rectangulaire et les 3047941 - 5 - dimensions de leurs côtés sont de l'ordre du centimètre. Comme illustré à la figure 2, lesdites sources lumineuses sont réparties sur ledit substrat pour définir une pluralité de zones émettrices de lumière Sa, Slg, Sld. De plus, ledit système est configuré pour activer la ou les sources lumineuses d'une 5 même zone indépendamment d'une zone à l'autre, ladite pluralité de zones Sa, Slg, Sld étant configurée pour émettre des faisceaux destinés à produire un éclairage différent d'une zone à l'autre. Ledit système pourra, par exemple, fournir un éclairage général et/ou local dans l'habitacle du véhicule, à l'avant, à l'arrière et/ou pour chaque passager. Il pourra s'agir, notamment, d'un éclairage d'ambiance, d'un 10 éclairage du type liseuse et/ou d'un éclairage de points ou composants spécifique du véhicule, tels que boîte à gants, passage de porte et/ou commandes. Ici, ledit système comprend une surface émettrice de lumière sensiblement rectangulaire partagée en trois zones émettrices de lumière Sa, Slg, Sld au sens de l'invention. Deux desdites zones émettrices Slg, Sld sont destinées à former des 15 liseuses. Elles sont respectivement situées, sur la figure, dans les coins supérieurs gauche et droit. Le reste de la surface émettrice, sensiblement en forme de T inversé, définit la troisième zone émettrice. Elle est destinée à produire un éclairage d'ambiance. Naturellement, une telle configuration n'est pas limitative, ni en termes de forme de la surface ou des zones émettrices, de nombre de zones émettrices, de 20 positionnement relatifs desdites zones émettrices, de nature de l'éclairage destiné à être fourni par chacune desdites zones émettrices, ni encore en termes d'aucun autre paramètre tant qu'au moins deux desdites zones émettrices pourront fournir un éclairage de type différent d'une zone à l'autre. De la sorte, avec un haut degré d'intégration et sans avoir recours à des 25 pièces mobiles, l'invention permet d'assurer les différentes fonctions d'éclairage souhaitées. Pour cela, selon une première variante, lesdites sources lumineuses 2, en particulier lesdits bâtonnets, présentent une configuration différente d'une zone à l'autre. Lesdits bâtonnets pourront, par exemple, présentés une densité 30 d'implantation sur le substrat 4 différente d'une zone à l'autre. La densité de bâtonnets pourra, par exemple, être plus faible dans la ou les zones Sa destinées à fournir un éclairage d'ambiance et plus importante dans la ou les zones Slg, Sld, destinées à fournisseur un éclairage du type liseuse. Cela est symbolisé sur la figure où la densité de points dans la zone Sa est plus faible que la 3047941 - 6 - densité de points dans les zones Slg et Sld. Un exemple de densité pour une zone destiné à assurer un éclairage de type liseuse pourra correspondre, par exemple, à une distance d'environ 30 microns entre chaque bâtonnet. Cela étant, chacune desdites zones pourra être formée d'une ou plusieurs 5 puces mise côte à côte de façon à obtenir la configuration voulue, lesdites puces étant de préférence identiques entre elles, zone par zone tout du moins. En variante, une même puce pourra être utilisée pour définir plusieurs zones émettrices en conférant au système la possibilité d'activer chacune des zones de la puce, de façon sélective, avec l'obtention d'un éclairage différencié d'une zone à l'autre. 10 Ledit système pourra encore comprendre un ou une pluralité de convertisseur de longueur d'onde permettant de changer la couleur émise par lesdites sources lumineuses, au moins pour certaines des zones, notamment des zones d'éclairage de composants du véhicule. Autrement dit, l'une au moins desdites zones pourra comprendre un convertisseur de longueur d'onde. On entend par convertisseur de 15 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 d'émission ayant une longueur d'onde différente de celle de la lumière d'excitation. A titre d'exemple, pour émettre 20 une lumière blanche, on utilisera des bâtonnets émetteurs de lumière bleu ou UV avec un convertisseur de lumière pour obtenir par synthèse additive la lumière blanche. Pour ce qui est de l'activation desdites zones Sa, Slg, Sld, ledit système est, par exemple, configuré pour alimenter en courant la ou les sources lumineuse d'une 25 même zone indépendamment d'une autre desdites zones. A l'intérieur de chaque zone, la ou les puces d'une même zone sont alimentées en parallèle. Dans le cas où une même puce comprend plusieurs zones émettrices, la puce est alors alimentée de façon distincte pour chaque zone. Avantageusement, ledit système est configuré pour que la ou les sources 30 lumineuses d'au moins une même zone soient alimentées sélectivement avec au moins deux courants électriques d'intensité différente. Selon ce mode de fonctionnement, on dispose d'une variante de mise en oeuvre de l'invention qui pourra se substituer ou se combiner avec la première variante exposée plus haut, basée sur la densité de bâtonnets. 3047941 - 7 - Ledit système comprend, par exemple, une unité de commande, non illustrée, configurée pour contrôler sélectivement l'alimentation en courant desdites zones, voire le niveau de courant envoyé pour alimenter chacune des zones. En d'autres termes, ladite unité de commande unité de commande pourra être configurée pour 5 alimenter ou non lesdites zones selon les ordres d'activation reçus. Avantageusement, ladite unité de commande pourra en outre être configurée pour alimenter une même desdites zones selon des niveaux de courant différents. On peut ainsi disposer de différents effets de lumière pour une même zone, voire donner à une zone une fonction d'éclairage identique à celle d'une autre zone, notamment 10 une zone voisine, par exemple pour augmenter la taille de surface émettrice dédiée à une fonction lumineuse donnée. A titre d'exemple, en limitant leur courant d'alimentation, les surfaces Sld et Sig pourront être utilisée pour diffuser un éclairage d'ambiance, au lieu d'un éclairage du type liseuse, pour compléter l'éclairage d'ambiance fourni par la zone Sa. 15 Autrement dit, ladite unité de commande est configurée : - pour alimenter tout ou partie desdites zones de façon à obtenir un éclairage d'ambiance, et/ou - pour alimenter au moins l'une des zones de façon à obtenir un éclairage en mode liseuse, et/ou 20 - pour alimenter au moins l'une des zones de façon à obtenir un éclairage d'ambiance et au moins une autre des zones pour obtenir un éclairage en mode liseuse. Ladite unité de commande comprend, notamment, une carte à circuits imprimés. Ladite carte pourra être disposée sur une face dudit substrat opposée à 25 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 commande audit substrat. Ladite carte à circuits imprimés est, par exemple, une carte à circuits imprimés, notamment du type PCB (« Printed Circuit Board »), et/ou une carte de 30 circuits imprimés flexible, notamment du type FPCB (« Flexible Printed Circuit Board »), et/ou un dispositif d'interconnexion à géométrie variable, notamment du type MID (« Molded In Device »). La fixation de l'unité de commande est fixé audit substrat via les connextions électriques. Celles-ci peuvent être effectuées par soudage ou par collage, notamment avec une colle conductrice, par exemple à base 3047941 - 8 - d'argent. Ledit système pourra en outre comprendre un dissipateur thermique, ladite carte étant située entre ledit substrat et ledit dissipateur. Si l'on se reporte de nouveau à la figure 1, on constate que ledit système 5 pourra comprendre en outre une optique 6 de mise en forme. Ladite optique 6 est destinée, par exemple, à réduire la divergence du faisceau émis par la ou les zones remplissant la fonction liseuse, voire la fonction d'éclairage de zones précises telles que vide-poche et/ou passage de porte. Elle pourra aussi être destinée, cumulativement ou alternativement, à former un diffuseur du faisceau émis par la ou 10 les zones remplissant la fonction d'éclairage d'ambiance. Elle comprend pour cela un ou plusieurs composants optiques. A titre d'exemple, ladite optique de mise en forme comprend une ou plusieurs lentilles d'un premier type, configurées pour maitriser la divergence du faisceau pour la fonction ambiance pour ne pas perdre de la lumière au-delà du cône à éclairer, par 15 exemple pour éviter de perdre de la lumière au travers des vitres latérales. Elle pourra encore comprendre une ou plusieurs lentilles d'un second type, notamment des lentilles grand angle, destinées à élargir le faisceau émis pour atteindre une partie de l'habitacle à éclairer. Elle pourra encore comprendre des éléments optiques à champ réduit de projection pour la fonction liseuse tels qu'une ou plusieurs lentilles 20 focalisées pour générer un faisceau d'ouverture réduite, notamment de moins de 45° d'ouverture. Chacune des lentilles pourra être associée à l'une et/ou l'autre desdites zones émettrices. Ladite optique de mise en forme, en particulier la ou lesdites lentilles, est de 25 préférence directement en contact avec lesdites sources lumineuses, sur une partie ou la totalité de la ou desdites zones émettrices, en particulier avec une extrémité distale desdits bâtonnets. Selon un aspect de l'invention, ledit système comprend en outre des sources configurées pour émettre des rayons présentant une longueur d'onde dans un 30 domaine non-visible, en particulier l'infrarouge ou l'ultraviolet. Lesdites sources configurées pour émettre des rayons présentant une longueur d'onde dans un domaine non-visible sont disposées, par exemple, sur ledit substrat. Il s'agit, notamment, de bâtonnets électroluminescents, par exemple issus dudit substrat, munies d'un convertisseur de longueur d'onde. 3047941 - 9 - Le système pourra comprend en outre une unité de suivi des occupants du véhicule, configurée pour exploiter des informations recueillies à l'aide des rayons émis par la ou lesdites sources émettant des rayons présentant une longueur d'onde dans le domaine non-visible. Ladite unité de commande est configurée pour 5 alimenter la ou lesdites zones en fonction d'informations, notamment des informations recueillies par ladite unité de suivi des occupants du véhicule, par exemple de la présence des occupants dans la zone à éclairer.