Brevet FR3056486A1 — publié le 20180330

Système d'éclairage de véhicule automobile et véhicule automobile La présente invention se situe dans le domaine des systèmes d'éclairage véhicule automobile. En particulier, la présente invention est relative à un système d'éclairage capable de réaliser simultanément la fonction d'éclairage de la chaussée et la fonction de projection d'une image sur la chaussée. Le document EP 1 433 654 décrit un appareil d'affichage digital propre à être utilisé dans un système d'éclairage de véhicule automobile pour assurer ces deux fonctions. Cet appareil est basé sur une technologie utilisant une matrice de micro-miroirs. Cette technologie permet avantageusement de projeter des images avec une bonne définition. Cette technologie présente un coût raisonnable. Toutefois, une collimation et un grand nombre de lentilles doivent être montés en sortie de l'appareil d'affichage digital pour permettre un éclairage suffisamment puissant de la chaussée. En conséquence, le système d'éclairage est encombrant et lourd. En l'absence de cette collimation et de ce grand nombre de lentilles, la puissance du système d'éclairage est insuffisante pour permettre un éclairage correct de la chaussée. La présente invention a pour but de proposer un système d'éclairage pour véhicule automobile ayant une bonne définition, compact, puissant et présentant un coût raisonnable. A cet effet, l'invention a pour objet un système d'éclairage de véhicule automobile comprenant : - une première source de lumière apte à émettre des rayons lumineux s'étendant autour d'un premier axe d'illumination, - un dispositif de projection ayant un axe de projection, 3056486 2 - une matrice de micro-miroirs comportant des micro-miroirs montés pivotant autour d'un axe de pivotement, lesdits micro-miroirs étant propres à recevoir au moins une partie des rayons lumineux émis par la première source de lumière et à réfléchir au moins une partie des rayons lumineux réceptionnés 5 en direction du dispositif de projection, chaque micro-miroir étant apte à pivoter au maximal d'un angle, dit angle de pivotement maximal, caractérisé en ce qu'il comporte une seconde source de lumière apte à émettre des rayons lumineux s'étendant autour d'un second axe d'illumination en direction de la matrice de micro-miroirs, le premier et le second axes 10 d'illumination s'étendant dans un même plan d'illumination, l'axe de projection s'étendant selon un angle prédéfini par rapport au plan d'illumination, ledit angle prédéfini étant sensiblement égal à l'angle de pivotement maximal des micro-miroirs. 15 Suivant des modes particuliers de réalisation, le système d'éclairage selon l'invention comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - le premier axe d'illumination présente un angle d'illumination avec ledit second axe d'illumination, ledit angle d'illumination étant sensiblement 20 inférieur ou égal à deux fois ledit angle de pivotement maximal 2a. - lequel les rayons lumineux réfléchis par les micro-miroirs forment un faisceau lumineux ayant un premier angle d'ouverture au moins égal à 1.3 fois ledit angle de pivotement maximal dans un plan contenant l'axe de 25 projection et une direction principale, ledit faisceau lumineux ayant un second angle d'ouverture égal audit angle de pivotement maximal dans un plan de projection contenant l'axe de projection et une direction secondaire, ladite direction principale étant parallèle aux axes de pivotement des micro-miroirs, ladite direction secondaire étant 30 perpendiculaire aux axes de pivotement et perpendiculaire à l'axe de projection. 3056486 3 - ledit premier angle d'ouverture est sensiblement égal à deux fois ledit angle de pivotement maximal 2a dans la direction principale. - le dispositif de projection comporte une lentille de sortie ayant un côté 5 latéral et un côté longitudinal, la dimension du côté longitudinal de la lentille étant supérieure ou égale à 1,3 fois à la dimension du côté latéral de la lentille de sortie - le côté longitudinal de la lentille de sortie s'étend verticalement. 10 - la première source de lumière comprend au moins une diode électroluminescente. - la première source de lumière comprend au moins une source laser ou 15 une diode laser. La présente invention concerne également un véhicule automobile comportant un système d'éclairage défini par les caractéristiques mentionnées ci-dessus. 20 L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux figures sur lesquelles : - la figure 1 est une vue en perspective du système d'éclairage selon la 25 présente invention ; - la figure 2 est une vue schématique en coupe d'un exemple de source de lumière du système d'éclairage illustré sur la figure 1 ; - la figure 3 est une vue en coupe de la matrice de micro-miroirs et des deux sources de lumière du système d'éclairage illustré sur la figure 30 1, ladite coupe étant réalisée dans un plan appelé plan d'illumination ; - la figure 4 est une vue schématique de face du système d'éclairage illustré sur la figure 1 ; 3056486 4 - la figure 5 est une vue schématique explicitant le fonctionnement d'une matrice de micro-miroirs ; et - la figure 6 est une vue schématique de dessus du système d'éclairage illustré sur la figure 1. 5 Dans la présente description, le terme « vertical » est défini comme étant une direction parallèle à la direction de la pesanteur. Le terme « horizontal » est défini comme étant une direction perpendiculaire à la direction de la pesanteur. 10 La présente invention est décrite sur les figures et dans la description, par rapport à un repère direct (X,Y,Z) tel que défini usuellement dans l'industrie automobile. Dans ce repère (X,Y,Z), le véhicule se déplace dans le sens négatif de l'axe X, l'axe Y correspond à l'axe longitudinal du véhicule, et l'axe Z s'étend de bas en haut du véhicule. 15 En référence à la figure 1, le système d'éclairage 2 de véhicule automobile comprend une première source de lumière 4 et une seconde source de lumière 6 aptes à émettre des rayons lumineux, une matrice 8 de micro-miroirs propre à réceptionner au moins une partie des rayons lumineux émis par les sources de 20 lumière 4, 6, et à en réfléchir au moins une partie, et un dispositif de projection 10 propre à recevoir au moins une partie des rayons lumineux réfléchis par la matrice et à les projeter sur la chaussée. La première source de lumière 4 est fixée sur une patte d'attache 12 montée sur 25 un carter non représenté. La première source de lumière 4 émet des rayons lumineux qui s'étendent selon une direction privilégiée appelée premier axe d'illumination I1-11. Le premier axe d'illumination I1-I1 est dirigé sensiblement vers le centre de la matrice de micro-miroirs. Les rayons lumineux forment un faisceau lumineux symétrique par rapport au premier axe d'illumination I1-I1. 30 En référence aux figures 1 et 2, la première source de lumière 4 comprend un support 15, une diode électroluminescente 14 montée sur le support 15 et un collimateur 16. 3056486 5 En référence à la figure 2, le collimateur 16 est propre à focaliser les rayons lumineux émis par la diode électroluminescente 14 vers un foyer F. La matrice de micro-miroirs 8 est disposée à quelques centimètres en amont ou en aval du 5 foyer F. La figure 2 représente schématiquement un mode de réalisation possible du collimateur 16. Selon ce mode de réalisation, le collimateur 16 est une pièce de révolution ayant une face d'entrée 18 des rayons lumineux et une face de sortie 19 des rayons lumineux. La face d'entrée 18 comprend un creux 20 délimité par deux parois latérales 22 et une paroi de fond convexe 24 dirigée 10 en direction de la diode électroluminescente 14. Sur cette figure, la diode électroluminescente 14 a été représentée par un point. La surface émissive de la diode électroluminescente 14 est agencée en regard ou à l'intérieur du creux 20. La face de sortie 19 du collimateur est convexe dirigée dans une direction opposée à la diode électroluminescente 14. 15 En variante, le collimateur 16 est remplacé par un réflecteur de forme sensiblement conique. En variante, la face de sortie du collimateur 16 est plane. 20 En variante, la diode électroluminescente 14 est remplacée par plusieurs diodes électroluminescentes alignées les unes par rapport aux autres. En variante, la diode électroluminescente 14 est remplacée par une source laser 25 et en particulier une diode laser. En référence à la figure 1, la seconde source de lumière 6 émet des rayons lumineux qui s'étendent selon une direction privilégiée appelée second axe d'illumination 12-12. Le second axe d'illumination 12-12 est également dirigé vers 30 le centre de la matrice de micro-miroirs 8. La seconde source de lumière 6 est similaire à la première source de lumière 4 et ne sera pas décrite en détail. 3056486 6 La matrice 8 de micro-miroirs est propre à réceptionner au moins une partie des rayons lumineux émis par les sources de lumière 4, 6, et à en réfléchir au moins une partie vers le dispositif de projection 10. 5 La matrice 8 de micro-miroirs est généralement désignée par l'acronyme DMD (de l'anglais « Digital Micro-mirror Device »). La matrice 8 présente généralement la forme d'un rectangle ou d'un carré. Elle comprend un support 26 et un grand nombre de micro-miroirs 28 fixés sur le support. Dans la matrice 8, les micro-miroirs 28 sont répartis selon des lignes et des colonnes. Le nombre 10 de micro-miroirs 28 est, par exemple, égal à 720 x 480= 345 600, 800 x 600 = 480 000, 1024 x 768 = 786 432, 1280 x 1024 = 1 310 720 ou un nombre différent. Un seul micro-miroir a été représenté schématiquement sur la figure 1. Chaque micro-miroir 28 comprend un substrat semi-conducteur fixé sur le 15 support 26, un bras de pivotement porté par le substrat semi-conducteur et un élément micro-miroir porté par le bras de pivotement et adapté pour pivoter autour d'un axe de pivotement 30. En particulier, chaque micro-miroir 28 est propre à pivoter d'un angle de pivotement maximal égal à 2a. L'angle de pivotement maximal 2a est caractéristique de la matrice de micro-miroirs. Il est 20 défini dans les spécifications de la matrice. Il est généralement égal à 12° ou 20°. L'ensemble des axes de pivotement 30 de la matrice sont montés parallèles entre eux et parallèles à un côté du rectangle formé par la matrice. Dans la présente invention, les axes de pivotement 30 sont parallèles au grand côté de la matrice. 25 En référence à la figure 5, une unité de commande non représentée est apte à commander électriquement et individuellement chaque micro-miroir 28 afin que celui-ci pivote autour de l'axe de pivotement 30 entre une première position angulaire 61 dans laquelle le micro-miroir 28 réfléchi les rayons lumineux il vers 30 le dispositif de projection 10 et une seconde position angulaire 02 dans laquelle le micro-miroir 28 réfléchi les rayons lumineux i2 vers un élément d'absorption de la lumière 32, tel que par exemple une paroi en tôle. 3056486 7 L'angle défini entre la première position angulaire 01 et la seconde position angulaire 02 est l'angle de pivotement maximal des micro-miroirs. Cet angle est égal à 2a. 5 Lorsque l'ensemble des micro-miroirs 28 de la matrice 8 sont dans la première position angulaire 01, les rayons lumineux réfléchis il par la matrice s'étendent dans une direction privilégiée s'étendant sensiblement vers le centre dispositif de projection 10. Cette direction privilégiée est appelée, dans la présente demande de brevet, axe de projection P-P. 10 En basculant certains micro-miroirs dans la première position angulaire 01 et d'autres micro-miroirs dans la seconde position angulaire 02, un motif est projeté sur la route. Ce basculement est réalisé par transmission de commandes au substrat semi-conducteur à l'aide de l'unité de commande. 15 Chaque micro-miroir 28 peut également être pivoté dans une position angulaire intermédiaire ei. La première position angulaire 01 est disposée à un angle -a de la position angulaire intermédiaire ei. La seconde position angulaire 82 est disposée à un angle -a de la position angulaire intermédiaire ei. Lorsqu'un 20 micro-miroir 28 est dans la position angulaire intermédiaire 0i, il est parallèle au plan moyen du support 26. Dans cette position, le micro-miroir 28 est apte à réfléchir les rayons lumineux dans la direction i3. La position angulaire intermédiaire ei n'est pas choisie par l'unité de commande car elle est instable. Elle est inhérente au mécanisme de fonctionnement des matrices de micro- 25 miroirs. En raison de cette position angulaire intermédiaire 0i, un angle environ égal à 4a doit être maintenu entre le dispositif de projection 10 et l'élément d'absorption de la lumière 32 afin d'éviter que des rayons lumineux traversent le dispositif de 30 projection 10 alors que le micro-miroir est dans la seconde position angulaire 02. Dans cette description, cet angle égal à 4a est appelé angle de sécurité. 3056486 8 Si l'on souhaite maintenir cet angle de sécurité, il est difficile de rajouter une source lumineuse dans l'espace s'étendant dans le plan (X,Y) autour de la matrice 8 de micro-miroirs en raison du manque d'espace. 5 Pour augmenter la puissance d'éclairage tout en maintenant cet angle de sécurité, le système d'éclairage 2 selon l'invention propose d'agencer la première 4 et la seconde 6 sources de lumière dans un même plan moyen appelé plan d'illumination PI dans cette demande de brevet. Ainsi, le premier axe d'illumination 11-11 et le second axe d'illumination 12-12 s'étendent dans le plan 10 d'illumination PI représenté par des lignes hachurées sur la figure 1. Ce plan d'illumination PI coupe l'axe de projection PP sensiblement au centre de la matrice de micro-miroirs. L'angle défini entre le plan d'illumination PI et l'axe de projection P-P est sensiblement égal à l'angle de pivotement maximal 2a des 15 micro-miroirs. Cet agencement permet d'augmenter la puissance d'éclairage tout en respectant les contraintes liées à l'utilisation d'une matrice de micro-miroirs. Dans le mode de réalisation représenté, le plan d'illumination PI présente un angle sensiblement égal à l'angle de pivotement maximal 2a, par rapport au 20 plan (X, Z). Avantageusement, le premier axe d'illumination 11-11 et le second axe d'illumination 12-12 sont sécants sensiblement dans le plan formé par la matrice de micro-miroirs de sorte que l'éclairement de la matrice de micro miroirs 25 présente deux maxima locaux distincts, comme illustré sur la figure 4. Le premier axe d'illumination 11-11 présente un angle d'illumination Al avec le second axe d'illumination 12-12. Dans le mode de réalisation illustré, l'angle d'illumination Al est sensiblement inférieur ou égal à deux fois l'angle de pivotement maximal 2a des micro-miroirs, 30 comme visible sur la figure 3 représentant une coupe du dispositif dans le plan d'illumination PI. Ce mode de réalisation est avantageux car il permet d'obtenir le maximum de puissance d'éclairage. 3056486 9 Selon une variante moins avantageuse, l'angle d'illumination Al est inférieur à deux fois l'angle de pivotement maximal 2a. En raison de cet agencement particulier, les rayons lumineux réfléchis par les 5 micro-miroirs 28 forment un faisceau lumineux ayant un premier angle d'ouverture 31 et un second angle d'ouverture 132 différent du premier angle d'ouverture 131. Le premier angle d'ouverture 31 est l'angle du faisceau lumineux mesuré dans un premier plan contenant l'axe de projection P-P et une direction dite direction principale D1. Le second angle d'ouverture 132 est mesuré dans un 10 second plan contenant l'axe de projection P-P et une direction perpendiculaire à la direction principale, dite direction secondaire D2. L'angle d'ouverture 132 ainsi que les directions principale Dl et secondaire D2 ont été représentés sur la figure 6. L'angle d'ouverture 131 n'a pas été représenté. 15 La direction principale Dl est parallèle aux axes de pivotement 30 des micro- miroirs. La direction secondaire D2 est perpendiculaire aux axes de pivotement 30 et perpendiculaire à l'axe de projection P-P. Le premier plan s'étend perpendiculairement au second plan. 20 Dans le mode de réalisation illustré sur les figures, la direction principale D1 s'étend selon l'axe Z du repère (X,Y,Z) et la direction secondaire D2 s'étend selon l'axe Y du repère (X,Y,Z). Le dispositif de projection 10 comporte par exemple une lentille convergente 25 non représentée et une lentille de sortie 34. Ces lentilles sont réalisées en matière plastique et/ou en verre. La lentille de sortie 34 présente un côté latéral 36 et un côté longitudinal 38. Dans le mode de réalisation représenté, la dimension du côté longitudinal 38 de la lentille de sortie est égale à 2 fois la dimension du côté latéral 36 de la lentille de sortie. 30 En référence à la figure 4, le dispositif de projection 10 est disposé dans le système d'éclairage 2 de manière à ce que l'axe de projection P-P passe 3056486 10 sensiblement au centre de la lentille de sortie 34 et le côté longitudinal 38 de la lentille s'étend selon l'axe Z c'est-à-dire qu'il s'étend verticalement. Cette disposition est particulière car jusqu'à présent, les constructeurs ont 5 généralement choisi de disposé la lentille de sortie du système de projection de manière à ce qu'elle s'étende horizontalement car ils ont toujours pensé qu'une telle disposition était plus favorable à un éclairage suffisant des partie latérales de la chaussée. Selon la présente invention, un éclairage important des parties latérale peut-être obtenu même avec une lentille de sortie s'étendant 10 verticalement lorsque la puissance d'éclairage est importante. En variante, la dimension du côté longitudinal 38 de la lentille de sortie est supérieure ou égale à 1,3 fois la dimension du côté latéral 36 de la lentille de sortie. 15 Avantageusement, le système d'éclairage 2 selon l'invention propose un agencement permettant de maintenir cet angle de sécurité, sans augmenter l'encombrement du système d'éclairage 2 et tout en augmentant sa puissance d'éclairage de la chaussée. 20 REVENDICATIONS1.- Système d'éclairage (2) de véhicule automobile comprenant : - une première source de lumière (4) apte à émettre des rayons lumineux s'étendant autour d'un premier axe d'illumination (11-11), - un dispositif de projection (10) ayant un axe de projection (P-P), - une matrice de micro-miroirs (8) comportant des micro-miroirs (28) montés pivotant autour d'un axe de pivotement (30), lesdits micro-miroirs (28) étant propres à recevoir au moins une partie des rayons lumineux émis par la première source de lumière (4) et à réfléchir au moins une partie des rayons lumineux réceptionnés en direction du dispositif de projection (10), chaque micro-miroir (28) étant apte à pivoter au maximal d'un angle, dit angle de pivotement maximal (2a), caractérisé en ce qu'il comporte une seconde source de lumière (6) apte à émettre des rayons lumineux s'étendant autour d'un second axe d'illumination (12-12) dirigé en direction de la matrice de micro-miroirs (8), le premier axe d'illumination (11-11) et le second axe d'illumination (12-12) s'étendant dans un même plan d'illumination (PI), l'axe de projection (P-P) s"étendant selon un angle prédéfini par rapport au plan d'illumination (PI), ledit angle prédéfini étant sensiblement égal à l'angle de pivotement maximal (2a) des micro-miroirs. 2.- Système d'éclairage (2) selon la revendication 1, dans lequel le premier axe d'illumination (11-11) présente un angle d'illumination (AI) avec ledit second axe d'illumination (12-12), ledit angle d'illumination (AI) étant sensiblement inférieur ou égal à deux fois ledit angle de pivotement maximal (2a). 3.- Système d'éclairage (2) selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, dans lequel les rayons lumineux réfléchis par les micro-miroirs (28) forme un faisceau lumineux ayant un premier angle d'ouverture (p1) au moins égal à 1.3 fois ledit angle de pivotement maximal (2a) dans un premier plan contenant l'axe de projection (P-P) et une direction principale (D1), ledit faisceau lumineux ayant un second angle d'ouverture (p2) égal audit angle de pivotement maximal (2a) dans un second plan de projection contenant l'axe de projection (P-P) et 3056486 12 une direction secondaire (D2), ladite direction principale (D1) étant parallèle aux axes de pivotement (30) des micro-miroirs, ladite direction secondaire (D2) étant perpendiculaire aux axes de pivotement (30) et perpendiculaire à l'axe de projection (P-P). 5 4.- Système d'éclairage (2) selon la revendication 3, dans lequel ledit premier angle d'ouverture (p1) est sensiblement égal à deux fois ledit angle de pivotement maximal (2a) dans la direction principale (D1). 10 5.- Système d'éclairage (2) selon l'une quelconque des revendications 1 et 4, dans lequel le dispositif de projection (10) comporte une lentille de sortie (34) ayant un côté latéral (36) et un côté longitudinal (38), la dimension du côté longitudinal (38) de la lentille étant supérieure ou égale à 1,3 fois à la dimension du côté latéral (36) de la lentille de sortie 15 6.- Système d'éclairage (2) selon la revendication 5, dans lequel le côté longitudinal (38) de la lentille de sortie s'étend verticalement. 7.- Système d'éclairage (2) selon l'une quelconque des revendications 5 20 et 6, dans lequel la dimension du côté longitudinal (38) de la lentille de sortie est environ égale à deux fois la dimension du côté latéral (36) de la lentille de sortie. 8.- Système d'éclairage (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel la première source de lumière (4) comprend au moins une diode 25 électroluminescente (14). 9.- Système d'éclairage (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel la première source de lumière (4) comprend au moins une source laser ou une diode laser. 30 10.- Véhicule automobile comportant un système d'éclairage (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9.