Brevet FR3053442A1 — publié le 20180105

DISPOSITIF OPTIQUE MATRICIEL REALISE PAR INJECTION PLASTIQUE L'invention a trait au domaine de l'éclairage ou de la signalisation lumineuse, notamment pour véhicules automobiles. L'invention a trait également au domaine de la réalisation de pièces optiques par injection plastique. Certains véhicules automobiles peuvent être équipés d'un éclairage du type matriciel, c'est-à-dire comprenant une matrice de sources lumineuse du type diode à électroluminescence et un dispositif optique apte à former un faisceau d'éclairage composé des faisceaux produits par chacune des sources lumineuses. L'image lumineuse produite peut ainsi être modulée par l'alimentation sélective des différentes sources lumineuses. Le dispositif optique peut être une lentille, potentiellement dite épaisse, pourvue d'une série de microlentilles formant des faces d'entrée pour la lumière produite par les sources lumineuses. Les sources lumineuses doivent être positionnées avec précision devant leurs faces d'entrée respectives. Le positionnement relatif entre les sources lumineuses, habituellement disposées sur un support du type circuit imprimé, et les faces d'entrée sur la lentille épaisse doit être précis afin de garantir une image lumineuse conforme. Cette précision peut s'avérer difficile à atteindre, notamment en présence de pièces intermédiaires entre la lentille et le support, essentiellement en raison des tolérances de fabrication respectives de ces pièces. Le document de brevet publié EP 2 578 376 Al divulgue un procédé de réalisation d'une pièce optique, telle qu'une lentille épaisse. Le procédé consiste, essentiellement, à réaliser la pièce optique par injection de matière plastique par couches successives. Un noyau est tout d'abord réalisé par injection dans un premier moule. Le noyau comprend deux extrémités servant à sa préhension vers un deuxième moule en vue de surmouler une première couche sur le noyau. Un troisième moule est prévu en vue d'y surmouler une deuxième couche. Cet enseignement n'aborde cependant pas la fabrication de lentille pourvue de microlentilles matricielles et encore moins la problématique de positionnement d'une source lumineuse par rapport à la lentille. L'invention a pour objectif de pallier au moins un des inconvénients de l'état de l'art susmentionné. Plus particulièrement, l'invention a pour objectif de faciliter la mise en 3053442 2 référence de plusieurs sources lumineuses, notamment du type matriciel, avec des faces d'entrées correspondantes sur un dispositif optique. L'invention a pour objet un dispositif d'éclairage comprenant : une lentille avec un corps transparent pourvu de faces d'entrée de lumière adjacentes ; un support 5 étendu avec des sources lumineuses disposées en vis-à-vis des faces d'entrée et mises en correspondance avec lesdites faces ; remarquable en ce que la lentille comprend au moins un pion de fixation du support à la lentille, ledit ou chacun desdits pions étant intégralement formé avec le corps de la lentille et épousant une surface intérieure d'un orifice du support de manière à assurer la mise en 10 correspondance entre les faces d'entrée et les sources lumineuses. Par orifice du support on entend un orifice traversant ou une cavité. Selon un mode avantageux de l'invention, le corps de la lentille et le ou les pions sont en matériau plastique. Selon un mode avantageux de l'invention, les faces d'entrée sont sur des 15 microlentilles formées sur le corps de la lentille. Selon un mode avantageux de l'invention, le support est généralement plan et les sources lumineuses sont du type à semi-conducteur, disposées sur une face dudit support. Elles sont avantageusement des diodes à électroluminescence. Elles sont avantageusement disposées en rangées parallèles, plus particulièrement en matrice 20 ou grille. La distance moyenne entre les sources lumineuses et les faces d'entrée peut être inférieure à 15mm, 10mm ou 5mm. Selon un mode avantageux de l'invention, le ou les pions sont disposés latéralement aux faces d'entrée et s'étendent perpendiculairement à un plan moyen desdites faces ou suivant un angle inférieur à 30°, préférentiellement inférieur à 20°, par 25 rapport à une direction perpendiculaire audit plan. Selon un mode avantageux de l'invention, la lentille s'étend suivant une direction principale, les pions étant disposés latéralement aux faces d'entrée et de part et d'autre desdites faces suivant ladite direction. Selon un mode avantageux de l'invention, le support comprend une première face 30 principale et une deuxième face principale opposée à la première face principale, les 3053442 3 pions comprennent des zones en contact avec au moins une, préférentiellement avec chacune, desdites faces. Selon un mode avantageux de l'invention, le ou au moins un des orifices présente un profil avec des portions en saillie dirigées vers le centre dudit orifice. 5 L'invention a également pour objet un procédé de réalisation d'un dispositif d'éclairage comprenant les étapes suivantes : réalisation par injection plastique d'une lentille avec un corps transparent pourvu de faces d'entrée de lumière adjacentes ; positionnement d'un support étendu avec des sources lumineuses en vis-à-vis des faces d'entrée et en correspondance avec lesdites faces ; remarquable 10 en ce que l'injection plastique comprend la réalisation d'au moins un pion de fixation du support au corps de la lentille, intégralement avec ledit corps et épousant une surface intérieure d'un orifice du support de manière à assurer la mise en correspondance entre les faces d'entrée et les sources lumineuses. Le positionnement du support est avantageusement réalisé lors de l'injection 15 plastique de la lentille. L'injection plastique peut comprendre plusieurs sous-étapes. Selon un mode avantageux de l'invention, la réalisation du ou des pions comprend la réalisation de pion(s) conique(s) sur lequel ou lesquels le support est positionné, et ensuite un surmoulage de matière plastique sur l'extrémité du ou des pions et sur le support. 20 Selon un mode avantageux de l'invention, le ou au moins des orifices présente un profil avec des portions en saillie dirigées vers le centre dudit orifice, les portions en saillie dans le ou les orifices du support déformant la surface extérieure du ou des pions coniques lors du positionnement dudit support. Selon un mode avantageux de l'invention, la réalisation du ou des pions a lieu après 25 le positionnement du support. Selon un mode avantageux de l'invention, le ou les pions sont réalisés lors d'une injection plastique réalisant les faces d'entrée. Selon un mode avantageux de l'invention, le procédé comprend l'utilisation d'une pièce mobile dans le moule d'injection, ladite pièce étant située entre les faces 3053442 4 d'entrée et le support, et servant au positionnement dudit support et la réalisation par injection desdites faces. Selon un mode avantageux de l'invention, la réalisation par injection plastique du corps de la lentille est réalisée en plusieurs étapes. 5 Les mesures de l'invention sont intéressantes en ce qu'elles procurent un positionnement exact des sources lumineuses par rapport aux faces d'entrée. De plus, ce positionnement exact est assuré lors de la fabrication de la lentille, ce qui évite des opérations d'assemblage potentiellement complexes et coûteuses en temps. 10 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 illustre un dispositif d'éclairage avant assemblage, selon un premier mode de réalisation de l'invention ; - La figure 2 est une vue en coupe du dispositif d'éclairage de la figure 1 en fin 15 de réalisation ; - La figure 3 est une vue en élévation de la zone d'un des orifices du dispositif d'éclairage des figures 1 et 2 ; - La figure 4 est une vue en coupe d'une configuration alternative de la lentille du dispositif d'éclairage des figures 1 et 2 ; 20 - La figure 5 est une vue en coupe d'un dispositif d'éclairage selon un deuxième mode de réalisation de l'invention ; - La figure 6 est une représentation schématique d'un poste de travail de réalisation d'un dispositif d'éclairage selon l'invention. Les figures 1 et 2 illustrent un premier mode de réalisation de l'invention, les figures 25 3 et 4 illustrant des variantes de ce première mode de réalisation. La figure 1 illustre un dispositif d'éclairage 2 en phase de réalisation. Il comprend une lentille 4. Cette dernière peut être du type épais. Elle comprend un corps 4.1 et deux bras latéraux 4.2. La lentille comprend une série de faces d'entrée adjacentes 3053442 5 4.3. Ces dernières sont formées par des portions en saillie du corps 4.1 et formant des microlentilles. La lentille 4 comprend également des pions 4.4 sur le bras 4.2. Ces pions 4.4 sont avantageusement coniques. Ils sont destinés à coopérer par engagement avec des orifices 6.2 formés dans la plaque 6.1 d'un support de 5 sources lumineuses 8. Ces dernières sont avantageusement du type semiconducteur, plus précisément des diodes à électroluminescence. La plaque 6.1 du support 6 peut être une plaque avec un circuit imprimé. Elle comprend une première face principale 6.4 et une deuxième face principale 6.5 opposée à la première face principale 6.4 . Les sources lumineuses 8 sont 10 disposées sur la première face principale 6.4 en vis-à-vis de la lentille 4, plus particulièrement des faces d'entrée 4.3. Le support 6 est destiné à être positionné sur la lentille 4 et fixé à ladite lentille 4 de manière à ce que les sources lumineuses 8 soient en correspondance spatiale avec les faces d'entrée 4.3. 15 En l'occurrence, la lentille 4 peut s'étendre suivant un axe principal 10, les pions 4.4 étant disposés latéralement et de part et d'autre des faces d'entrée 4.3 et des sources lumineuses 8 (lorsque le support est assemblé à la lentille). Dans ce cas précis, deux pions 4.4 sont prévus, étant entendu qu'il est envisageable d'en prévoir plus, ou un seul. L'axe optique 12 du dispositif d'éclairage est en l'occurrence 20 généralement perpendiculaire à l'axe principal 10 de la lentille 4. Lors de la réalisation du dispositif d'éclairage 2, la lentille 4 est réalisée par injection de matière plastique dans un ou plusieurs moules. Une fois les pions 4.4 réalisés, le support 6 est mis en place en enfilant les orifices 6.2 le long des pions 4.4 respectifs jusqu'à ce que la face du support en vis-à-vis de la lentille 4 soit en contact avec la 25 zone d'appui, formée par un épaulement, sur le bras situé autour desdits pions 4.4. Cette opération de positionnement du support 6 peut être réalisée par un bras robotisé après ouverture du moule de réalisation de la lentille. La lentille peut être transférée vers un autre moule pour ensuite y recevoir le support et subir un surmoulage tel qu'illustré à la figure 2. Lors de la fermeture de cet autre moule, le 30 support 6 préalablement positionné sur les pions 4.4 pourra se voir pressé, par le moule, contre les zones d'appui autour desdits pions. 3053442 6 La figure 2 illustre le dispositif d'éclairage 2 de la figure 1 en fin de réalisation. On peut observer que le dispositif 2 comprend une couche 4.5 de matière plastique surmoulée sur les extrémités des pions 4.4 et sur le support 6 autour desdits pions. Cette couche assure une liaison permanente et sans jeu du support 6 avec la lentille 5 4. De plus, cette couche peut être opaque notamment afin d'éviter la dispersion de rayons lumineux parasites. La figure 3 illustre une variante des orifices 6.2 du support 6 du dispositif d'éclairage des figures 1 et 2. En l'occurrence, l'orifice 6.2 représenté présente un profil avec des portions en saillie 6.3. Ces portions en saillie sont dirigées vers le centre de 10 l'orifice et permettent un contact intime avec le pion 4.4 correspondant au point de déformer sa surface extérieure. Une telle mesure permet de s'acquitter de certaines tolérances de fabrication au niveau du profil en question et des pions. En effet, en l'absence de ces portions en saillie ou pointes, un jeu radial entre le diamètre du pion au niveau du support 6 et le diamètre de l'orifice recevant le pion est 15 susceptible d'entrainer une imprécision de positionnement du support 6 et, partant, des sources lumineuses 8 par rapport aux faces d'entrée 4.3. Dans le cas inverse où le diamètre de l'orifice est inférieur au diamètre correspondant du pion, le positionnement du support peut s'avérer imprécis, notamment suivant la direction du pion. La présence des portions en saille 6.3 permet ainsi de compenser certaines 20 tolérances de fabrication en évitant un serrage trop important ou un jeu radial. La figure 4 illustre une réalisation alternative de la lentille 4 du dispositif d'éclairage des figures 1 et 2, où celle-ci est réalisée en deux étapes d'injection de matière plastique. On peut en effet observer un noyau central s'étendant entre les deux bras 4.2, et une couche extérieure de part et d'autre du noyau central. Ce dernier est 25 initialement formé par injection de matière dans un premier moule et, après solidification, transféré dans un deuxième moule plus grand pour y former la couche extérieure. Un tel procédé permet de limiter les variations d'épaisseur de la matière injectée, des variations d'épaisseur importantes étant susceptibles de former des défauts notamment par effet de retassures. 30 La figure 5 illustre un dispositif d'éclairage selon un deuxième mode de réalisation. Les numéros de référence du premier mode de réalisation sont utilisés dans ce deuxième mode de réalisation pour désigner les éléments identiques ou 3053442 7 correspondants, ces numéros étant toutefois majorés de 100. Il est par ailleurs fait référence à la description de ces éléments dans le cadre du premier mode de réalisation. Des numéros spécifiques compris entre 100 et 200 sont utilisés pour désigner les éléments spécifiques à ce mode de réalisation. 5 Le dispositif d'éclairage 102 comprend, similairement à celui du premier mode de réalisation, essentiellement une lentille 104 et un support 106 avec des sources lumineuses 108 disposées en vis-à-vis de faces d'entrée correspondantes 104.3 sur la lentille. Ce deuxième mode de réalisation se distingue du premier essentiellement en ce que les pions 104.4 sont formés après le positionnement du support 106 par 10 rapport au corps 104.1 de la lentille. Plus précisément, la lentille 104 est réalisée en plusieurs étapes d'injection de matière plastique, dont la dernière consiste à former les pions 104.4 au travers des orifices 106.2 dans la plaque 106.1 du support 106. A titre d'exemple, la partie centrale du corps 104.1 de la lentille 104 est formée par une première étape. Une deuxième étape d'injection forme une couche extérieure sur 15 cette partie centrale. A cet effet, la partie centrale peut être transférée d'un premier moule à une deuxième moule. Alternativement, le moule peut comprendre des portions mobiles afin de moduler le volume d'injection de matière. Ensuite, le support 106 est positionné par rapport au corps de lentille formé par les deux premières étapes d'injection. Une troisième étape prévoit alors l'injection de matière en vue de 20 former la couche extérieure et les pions 104.4 de fixation du support 106 au corps 104.1 de la lentille. En l'occurrence, cette troisième étape prévoit la réalisation des microlentilles formant les faces d'entrée 104.3. Le moule de cette dernière étape peut comprendre un élément mobile 114 apte, d'une part, à former une surface d'appui du support 106 et, d'autre part, à former une cavité d'injection en vue de 25 former les faces d'entrée 104.3. Après injection et solidification de la matière, cet élément 114 peut être déplacé, notamment en translation suivant une direction généralement perpendiculaire au plan de la figure 5, afin de se désolidariser du dispositif d'éclairage ainsi réalisé. Chacun des pions 104.4 forme avantageusement deux épaulements sur les 30 première 106.4 et deuxième 106.5 faces principales opposées du support 106 afin d'assurer un positionnement sans jeu dans la direction principale desdits pions. La matière formant les pions 104.4 occupe également la totalité de l'espace des orifices 106.2 du support 106. 3053442 8 Dans le mode de réalisation qui vient d'être décrit, le nombre d'étapes d'injection pour former le corps de la lentille peut varier, notamment en fonction de sa géométrie, plus précisément de son épaisseur. Il est envisageable qu'une seule étape suffise ou que plus de deux étapes soient nécessaires. 5 Dans le mode de réalisation qui vient d'être décrit, les pions peuvent prendre d'autres formes. Leur section peut être non-circulaire. Ils peuvent être réalisés en matière plastique transparente ou opaque, en fonction notamment de l'étendue de la couche injectée lors de la formation des pions. La figure 6 illustre de manière schématique un poste de fabrication pour la 10 réalisation d'un dispositif d'éclairage selon l'invention, notamment selon l'un des deux modes de réalisation décrits ci-avant. Le poste de fabrication 16 comprend un châssis avec plusieurs moules 18, 20 et 22. Le premier moule 18 est destiné à former le noyau de la lentille. Le deuxième moule 20 est destiné à former une couche injectée sur le noyau et le troisième moule 22 est destiné à l'étape finale de 15 fixation du support 6/106 à la lentille 4/104. Le transfert des ébauches de la lentille d'un moule à l'autre peut être réalisé au moyen d'un robot de transfert ou au moyen d'un plateau tournant sur le châssis. Le support 6/106 est avantageusement mis en place dans le moule 22 au moyen d'un bras robotisé. Le nombre de moules représenté est illustratif, étant entendu qu'il peut être différent. Il est aussi entendu 20 que les différentes étapes de réalisation du dispositif d'éclairage selon l'invention peuvent être réalisées dans des postes de fabrication distincts. Aussi, les étapes d'injection successives en vue de former le corps de la lentille peuvent être réalisées au moyen d'un poste de travail semblable à celui de la figure 6 et l'étape de positionnement du support de sources lumineuses et d'injection finale en vue de 25 fixer le support à la lentille peut être réalisée sur un poste de travail distinct. REVENDICATIONS1. Dispositif d'éclairage (2 ; 102) comprenant : - une lentille (4 ; 104) avec un corps transparent (4.1 ; 104.1) pourvu de faces d'entrée de lumière adjacentes (4.3 ; 104.3) ; - un support étendu (6 ; 106) avec des sources lumineuses (8 ; 108) disposées en vis-à-vis des faces d'entrée (4.3 ; 104.3) et mises en correspondance avec lesdites faces ; caractérisé en ce que: la lentille (4 ; 104) comprend au moins un pion (4.4 ; 104.4) de fixation du support (6 ; 106) au corps (4.1 ; 104.1) de la lentille (4 ; 104), ledit ou chacun desdits pions (4.4 ; 104.4) étant intégralement formé avec ledit corps (4.1 ; 104.1) et épousant une surface intérieure d'un orifice (6.2 ; 106.2) du support (6 ; 106) de manière à assurer la mise en correspondance entre les faces d'entrée (4.3 ; 104.3) et les sources lumineuses (8 ; 108). 2. Dispositif (2 ; 102) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps (4.1 ; 104.1) de la lentille (4 ; 104) et le ou les pions (4.4 ; 104.4) sont en matériau plastique. 3. Dispositif (2 ; 102) selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les faces d'entrée (4.3 ; 104.3) sont sur des microlentilles formées sur le corps (4.1 ; 104.1) de la lentille (4 ; 104). 4. Dispositif (2 ; 102) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le support (6 ; 106) est généralement plan et les sources lumineuses (8 ; 108) sont du type à semi-conducteur, disposées sur une face dudit support. 5. Dispositif (2 ; 102) selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le ou les pions (4.4 ; 104.4) sont disposés latéralement aux faces d'entrée (4.3 ; 104.3) et s'étendent perpendiculairement à un plan moyen desdites faces ou suivant un angle inférieur à 30°, préférentiellement inférieur à 20°, par rapport à une direction perpendiculaire audit plan. 6. Dispositif (2 ; 102) selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la lentille (4 ; 104) s'étend suivant une direction principale (10 ; 110), les pions 3053442 10 (4.2, 104.2) étant disposés latéralement aux faces d'entrée (4.3 ; 104.3) et de part et d'autre desdites faces suivant ladite direction. 7. Dispositif (2 ; 102) selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le support (6 ; 106) comprend une première face principale (6.4 ; 106.4) et 5 une deuxième face principale (6.5 ; 106.5) opposée à la première face principale (6.4 ; 106.4), le ou les pions (4.4 ; 104.4) comprenant des zones en contact avec au moins une, préférentiellement avec chacune, desdites faces principales (6.4 ; 106.4 ; 6.5 ; 106.5). 8. Dispositif (2) selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le ou 10 au moins des orifices (6.2) présente un profil avec des portions en saillie (6.3) dirigées vers le centre dudit orifice. 9. Procédé de réalisation d'un dispositif d'éclairage (2, 102) comprenant les étapes suivantes : - réalisation par injection plastique d'une lentille (4 ; 104) avec un corps 15 transparent (4.1, 104.1) pourvu de faces d'entrée de lumière adjacentes (4.3 ; 104.3); - positionnement d'un support étendu (6 ; 106) avec des sources lumineuses (8 ; 108) en vis-à-vis des faces d'entrée (4.3 ; 104.3) et en correspondance avec lesdites faces ; 20 caractérisé en ce que l'injection plastique comprend la réalisation d'au moins un pion (4.4 ; 104.4) de fixation du support (6 ; 106) à la lentille (4, 104), intégralement avec le corps (4.1 ; 104.1) de la lentille (4 ; 104) et épousant une surface intérieure d'un orifice (6.2 ; 106.2) du support (6 ; 106) de manière à assurer la mise en 25 correspondance entre les faces d'entrée (4.3 ; 104.3) et les sources lumineuses (8 ; 108). 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que la réalisation du ou des pions (4.4) comprend la réalisation de pion(s) conique(s) (4.4) sur lequel ou lesquels le support (6) est positionné, et ensuite un surmoulage de matière 30 plastique sur l'extrémité du ou des pions (4.4) et sur le support (6). 3053442 11 11.Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que le dispositif d'éclairage (2) est conforme à la revendication 8, les portions en saillie (6.3) dans le ou les orifices (6.2) du support (6) déformant la surface extérieure du ou des pions coniques (4.4) lors du positionnement dudit support. 5 12. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que la réalisation du ou des pions (104.4) a lieu après le positionnement du support (106). 13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que le ou les pions (104.4) sont réalisés lors d'une injection plastique réalisant les faces d'entrée (104.3). 10 14. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce qu'il comprend l'utilisation d'une pièce mobile (114) dans le moule d'injection, ladite pièce étant située entre les faces d'entrée (104.3) et le support (106), et servant au positionnement dudit support et la réalisation par injection desdites faces. 15. Procédé selon l'une des revendications 9 à 14, caractérisé en ce que la 15 réalisation par injection plastique du corps (4.1, 104.1) de la lentille (4 ; 104) est réalisée en plusieurs étapes.