Brevet FR3062455A1 — publié le 20180803

Module d'éclairage multi-sources de projecteur de véhicule automobile et projecteur associé La présente invention concerne un module d'éclairage de projecteur de véhicule automobile, du type comportant : au moins une première source lumineuse à semi- conducteurs, apte à générer un premier rayonnement lumineux ; un dispositif de conversion de longueur d'onde ; et un miroir mobile de balayage, apte à réfléchir un faisceau lumineux incident vers ledit dispositif de conversion. 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 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 est par exemple constitué d'éléments de luminophore. La puissance des diodes laser actuelles conduit à équiper les module d'éclairage de plusieurs sources lumineuses afin d'obtenir une intensité suffisante. Cependant, les miroirs mobiles de balayage nécessitent une électronique de commande complexe et onéreuse. La présente invention a pour objet d'améliorer la puissance lumineuse des modules d'éclairage existants, sans augmentation notable des coûts de fabrication. A cet effet, l'invention a pour objet un module d'éclairage du type précité, comprenant en outre : au moins une deuxième source lumineuse à semi-conducteurs, apte à générer un deuxième rayonnement lumineux ; et un dispositif optique de collimation apte à générer au moins un faisceau lumineux à partir des premier et 3062455 2 deuxième rayonnements lumineux, le miroir mobile de balayage étant disposé sur une trajectoire dudit au moins un faisceau lumineux. Un même miroir de balayage est ainsi associé à deux sources lumineuses distinctes. 5 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 : - le module d'éclairage comprend un premier, un deuxième et un troisième radiateurs, couplés respectivement aux première et deuxième sources lumineuses et au 10 dispositif de conversion ; - le module d'éclairage comprend un même radiateur couplé à la fois aux première et deuxième sources lumineuses ; - le dispositif optique de collimation comporte un premier et un deuxième collimateurs, respectivement aptes à convertir le premier et le deuxième rayonnements 15 lumineux en un premier et en un deuxième faisceaux, le miroir mobile de balayage étant disposé sur une trajectoire de chacun desdits premier et deuxième faisceaux ; - chacun des premier et deuxième rayonnements lumineux a une direction principale d'émission, lesdites directions principales formant un angle inférieur à 10°, préférentiellement inférieur à 5° ; 20 - le dispositif optique de collimation comporte une fibre optique, ladite fibre comprenant une entrée et une sortie, les premier et deuxième rayonnements lumineux étant dirigés vers ladite entrée ; - les premier et deuxième rayonnements lumineux ont une même longueur d'onde, et le dispositif optique de collimation comporte en outre un dispositif de polarisation 25 intercalé entre les première et deuxième sources lumineuses et l'entrée de la fibre optique ; - les premier et deuxième rayonnements lumineux ont des longueurs d'onde différentes, et le dispositif optique comporte en outre un filtre dichroïque intercalé entre les première et deuxième sources lumineuses et l'entrée de la fibre optique ; 30 - le module d'éclairage comprend en outre un système optique d'imagerie apte à projeter un faisceau lumineux émis par le dispositif de conversion de longueur d'onde. L'invention se rapporte en outre à un projecteur de véhicule automobile comprenant un module d'éclairage tel que décrit ci-dessus. 3062455 3 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 lesquels : - la figure 1 est une vue schématique d'un module d'éclairage selon un premier 5 mode de réalisation de l'invention ; et - la figure 2 est une vue schématique partielle d'un module d'éclairage selon un deuxième mode de réalisation de l'invention. Les figures 1 et 2 représentent respectivement un module d'éclairage 10, 110 10 selon un premier et un deuxième modes de réalisation de l'invention. Les modules d'éclairage 10 et 110 seront décrits simultanément ci-après, les éléments communs étant désignés par les mêmes numéros de référence. Le module d'éclairage 10, 110 est destiné à être incorporé dans un projecteur de 15 véhicule automobile, ledit projecteur comprenant éventuellement un ou plusieurs autres modules d'éclairage. Le module d'éclairage 10, 110 comporte un premier 12 et un deuxième 14 dispositifs lumineux, un dispositif optique de collimation 15, 115, un dispositif réflecteur 16, un dispositif 17 de conversion de longueur d'onde et un système optique 18 20 d'imagerie. Le dispositif de conversion 17 et le système optique 18 ne sont pas représentés sur la figure 2. Chacun des premier 12 et deuxième 14 dispositifs lumineux comporte une source lumineuse 20, 22. Chacune desdites sources lumineuses est apte à générer un rayonnement lumineux, respectivement 24 et 26. 25 Chacune des sources lumineuses 20, 22 est une source lumineuse à semi- conducteurs, plus préférentiellement une diode laser. Dans les modes de réalisation des figures 1 et 2, chacune des sources lumineuse 20, 22 est une diode laser. Chaque diode laser 20, 22 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 30 470 nm. La source lumineuse 20, 22 de chacun des premier 12 et deuxième 14 dispositifs lumineux est disposée selon un axe d'émission, respectivement 28 et 30, représentant une direction principale d'émission. Chacun des premier 12 et deuxième 14 dispositifs lumineux comporte en outre un 35 dispositif de refroidissement 32, 34, couplé à la source lumineuse 20, 22. Le dispositif de refroidissement 32, 34 est par exemple un radiateur. 3062455 4 Dans les modes de réalisation des figures 1 et 2, les dispositifs de refroidissement 32 et 34 sont distincts l'un de l'autre. Selon une variante non représentée, les sources lumineuses des premier 12 et deuxième 14 dispositifs lumineux sont couplées à un même dispositif de refroidissement. 5 Le dispositif optique de collimation 15, 115 est apte à générer au moins un faisceau lumineux à partir des rayonnements lumineux 24, 26 des sources lumineuses 20, 22. Dans le mode de réalisation de la figure 1, le dispositif optique de collimation 15 comporte un premier 36 et un deuxième 38 collimateurs de type lentille. Les premier 36 et 10 deuxième 38 collimateurs sont aptes à convertir le rayonnement lumineux 24, 26 de la source lumineuse 20, 22, respectivement du premier 12 et du deuxième 14 dispositifs lumineux, en un premier 40 et en un deuxième 42 faisceaux. De préférence, les premier 40 et deuxième 42 faisceaux ont des trajectoires sensiblement convergentes en aval des collimateurs 36, 38. 15 Dans le mode de réalisation de la figure 1, les axes d'émission 28 et 30 forment un angle a préférentiellement inférieur à 10°, plus préférentiellement inférieur à 5°. Les sources lumineuses 20 et 22 sont préférentiellement disposées à faible distance l'une de l'autre, une distance minimale étant notamment imposée par la taille des collimateurs 36, 38. 20 Dans le mode de réalisation de la figure 2, le dispositif optique de collimation 115 comporte une fibre optique 144, comprenant une entrée 146 et une sortie 148. Le dispositif optique 115 comporte en outre un dispositif 150 de couplage lumineux, ledit dispositif de couplage 150 étant intercalé entre les sources lumineuses 20, 22, d'une part, et l'entrée 146 de la fibre optique 144 d'autre part. Le dispositif de couplage 150 est apte 25 à coupler les rayonnements lumineux 24 et 26 en entrée de la fibre optique 144. Le dispositif optique 115 comporte en outre un collimateur 152 de type lentille, disposée en sortie 148 de la fibre optique. Le collimateur 152 est apte à convertir un rayonnement lumineux émergent de ladite sortie 148 en un troisième faisceau 154. Le rayonnement lumineux de ladite sortie 148 a la forme d'un cône et est donc plus facile à 30 collimater que les rayonnements directs des deux sources lumineuses 20 et 22. Selon une première variante du mode de réalisation de la figure 2, les rayonnements lumineux 24 et 26 ont une même longueur d'onde, et le dispositif de couplage 150 est un dispositif de polarisation. Selon une deuxième variante du mode de réalisation de la figure 2, les rayonnements lumineux 24 et 26 ont des longueurs d'onde 35 différentes et le dispositif de couplage 150 est un coupleur optique du type filtre dichroïque. 3062455 5 De préférence, la fibre optique 144 a une faible ouverture numérique. En particulier, l'ouverture numérique de la fibre optique 144 est préférentiellement inférieure à l'ouverture numérique des diodes laser 20, 22. L'ouverture numérique d'une fibre optique caractérise le cône d'acceptance de la 5 fibre : un rayon lumineux tentant de pénétrer la fibre sera guidé par réflexion totale interne uniquement s'il est en provenance de ce cône. Le dispositif réflecteur 16 comporte un système de balayage 56 comprenant au moins un miroir, mobile selon une ou deux directions. Le système de balayage 56 peut comporter plusieurs miroirs mobiles de manière indépendante. Le déplacement du ou des 10 miroirs du système de balayage 56 est contrôlé par une carte électronique 58. Le système de balayage 56 est notamment de type MEMS (microelectromechanical system). L'au moins un miroir du système de balayage 56 est disposé sur une trajectoire des premier 40 et deuxième 42 faisceaux du module 10, ou du troisième faisceau 154 du module 110. Ledit au moins un miroir est apte à réfléchir ledit ou lesdits faisceaux 15 lumineux vers le dispositif de conversion 17. Le dispositif 17 de conversion de longueur d'onde comporte par exemple d'une plaque 60 d'un substrat réfléchissant pour le rayonnement laser, sur lequel est déposée une couche continue et homogène 62 de luminophore. La plaque 60 est par exemple réalisée en aluminium. 20 De préférence, le dispositif de conversion 17 comporte en outre un radiateur 64 couplé à la plaque 60. La couche 62 de luminophore est disposée dans un plan proche d'un plan focal du système optique 18. Ledit système optique 18 comprend par exemple une ou plusieurs lentilles 66. 25 Un procédé de fonctionnement du module d'éclairage 10, 110 va maintenant être décrit. Lorsque chacune des diodes 20, 22 est alimentée en électricité, elle émet un rayonnement laser envoyé vers le dispositif optique de collimation 15, 115, puis vers le ou les miroirs du système de balayage 56. Dans le cas du module d'éclairage 10 de la figure 1, les zones d'intersection des 30 premier 40 et deuxième 42 faisceaux avec ledit système de balayage 56 sont de préférence proches l'une de l'autre, voire superposées. Ainsi, les intensités lumineuses des rayonnements des deux diodes 20, 22 s'additionnent. Dans le cas du module d'éclairage 110 de la figure 2, un faisceau unique 154 est obtenu en sortie de la fibre optique 144. 35 Le système de balayage 56 renvoie le ou lesdits faisceaux lumineux vers la couche 62 de luminophore du dispositif de conversion 17. En fonction du déplacement du 3062455 6 ou des miroirs mobiles dudit système de balayage 56, plusieurs points de la couche 62 reçoivent donc successivement le rayonnement laser des diodes 20, 22. De manière connue, chaque point de la couche 62, recevant le rayonnement laser « bleu » monochromatique et cohérent, réémet une lumière considérée comme 5 « blanche », c'est-à-dire comportant une pluralité de longueurs d'onde comprise entre 400 nm et 800 nm environ. Le système optique 18 d'imagerie forme alors à l'infini une image des points lumineux de la couche 62 de luminophore, sous forme d'un faisceau lumineux apte à éclairer la route à l'avant d'un véhicule. 10 Le procédé de conversion de longueur d'onde provoque un échauffement de la plaque 60 du dispositif de conversion 17. Par ailleurs, chaque diode 20, 22 émet de la chaleur. Il est donc avantageux de dissiper cette chaleur par des radiateurs 32, 34, 64 distincts. REVENDICATIONS1.- Module d'éclairage (10, 110) de projecteur de véhicule automobile, comprenant : - au moins une première source lumineuse (20) à semi-conducteurs, apte à générer un premier rayonnement lumineux (24) ; - un dispositif (17) de conversion de longueur d'onde ; et - un miroir mobile de balayage, apte à réfléchir un faisceau lumineux incident vers ledit dispositif de conversion ; le module d'éclairage étant caractérisé en ce qu'il comprend en outre : - au moins une deuxième source lumineuse (22) à semi-conducteurs, apte à générer un deuxième rayonnement lumineux (26) ; et - un dispositif optique de collimation (15, 115) apte à générer au moins un faisceau lumineux (40, 42, 154) à partir des premier et deuxième rayonnements lumineux, le miroir mobile de balayage étant disposé sur une trajectoire dudit au moins un faisceau lumineux. 2.- Module d'éclairage selon la revendication 1, comprenant un premier (32), un deuxième (34) et un troisième (64) radiateurs, couplés respectivement aux première et deuxième sources lumineuses et au dispositif de conversion. 3.- Module d'éclairage selon la revendication 1, comprenant un même radiateur couplé à la fois aux première et deuxième sources lumineuses. 4.- Module d'éclairage (10) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le dispositif optique de collimation (15) comporte un premier (36) et un deuxième (38) collimateurs, respectivement aptes à convertir le premier (24) et le deuxième (26) rayonnements lumineux en un premier (40) et en un deuxième (42) faisceaux, le miroir mobile de balayage étant disposé sur une trajectoire de chacun desdits premier et deuxième faisceaux. 5.- Module d'éclairage selon la revendication 4, dans lequel chacun des premier et deuxième rayonnements lumineux a une direction principale d'émission (28, 30), lesdites directions principales formant un angle (a) inférieur à 10°, préférentiellement inférieur à 5°. 3062455 8 6.- Module d'éclairage selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel le dispositif optique de collimation (115) comporte une fibre optique (144), ladite fibre comprenant une entrée (146) et une sortie (148), les premier et deuxième rayonnements lumineux étant dirigés vers ladite entrée. 5 7.- Module d'éclairage selon la revendication 6, dans lequel : - les premier (24) et deuxième (26) rayonnements lumineux ont une même longueur d'onde, et - le dispositif optique de collimation comporte en outre un dispositif de polarisation 10 (150) intercalé entre les première et deuxième sources lumineuses et l'entrée (148) de la fibre optique. 8.- Module d'éclairage selon la revendication 6, dans lequel : - les premier (24) et deuxième (26) rayonnements lumineux ont des longueurs 15 d'onde différentes, et - le dispositif optique comporte en outre un filtre dichroïque (150) intercalé entre les première et deuxième sources lumineuses et l'entrée (148) de la fibre optique. 9.- Module d'éclairage selon l'une des revendications précédentes, comprenant en 20 outre un système optique d'imagerie (18) apte à projeter un faisceau lumineux émis par le dispositif (17) de conversion de longueur d'onde. 10.- Projecteur de véhicule automobile, comprenant au moins un module d'éclairage (10, 110) selon l'une des revendications précédentes.