Brevet FR3063337A1 — publié le 20180831

DISPOSITIF LUMINEUX AVEC ELEMENT OPTIQUE AVEC DIOPTRE INTERIEUR L'invention a trait au domaine de la signalisation lumineuse et de l'éclairage, plus particulièrement pour les véhicules automobiles. Le document de brevet publié EP 1 982 866 A2 divulgue un dispositif lumineux destiné à l'éclairage d'une plaque minéralogique sur un véhicule automobile. Le dispositif lumineux est destiné à être disposé au-dessus de la plaque afin d'éclairer suivant un axe optique légèrement incliné par rapport au plan de la plaque. Le dispositif comprend un boîtier logeant une source lumineuse, et un écran de fermeture du boîtier. L'écran de fermeture comprend une lentille formée dans la matière transparente constitutive dudit écran. Un revêtement de matériau opacifiant est déposé sur la face intérieure de l'écran afin de moduler la lumière la traversant et, partant, obtenir un éclairement le plus homogène possible de la plaque minéralogique. Les possibilités de déviation de la lumière sont réduites par la présence de la simple lentille formée dans l'épaisseur de l'écran de fermeture du boîtier. Il est en principe possible, notamment dans l'enseignement ci-avant, d'ajouter un ou plusieurs éléments optiques entre l'écran de fermeture du boîtier et les sources lumineuses. Cela rend cependant le dispositif lumineux plus complexe d'un point de vue du nombre de pièces et, partant, du temps nécessaire à son assemblage. L'invention a pour objectif de pallier au moins un des inconvénients de l'état de la technique susmentionné. Plus particulièrement, l'invention a pour objectif de simplifier la construction d'un dispositif lumineux, notamment de signalisation, tout en conservant des possibilités de former un faisceau lumineux satisfaisant, notamment un faisceau devant répondre à des exigences réglementaires. L'invention a pour objet un élément optique pour dispositif lumineux, notamment de signalisation lumineuse pour véhicule automobile, ledit élément comprenant un corps en matériau transparent ou translucide avec : une face d'entrée de lumière avec au moins un collimateur ; une face de sortie de la lumière ; au moins un chemin optique de la lumière entre le ou les collimateurs et la face de sortie ; remarquable en ce que le corps comprend, sur le ou au moins un des chemins optiques, au moins deux indices de réfraction différents, ledit corps étant d'un seul tenant. 3063337 2 La face de sortie est avantageusement généralement plate. Le faisceau lumineux produit pas l'élément optique forme avantageusement un angle d'ouverture d'au moins 200 . Selon un mode avantageux de l'invention, le corps comprend plusieurs matériaux 5 translucides ou transparents, un premier des indices de réfraction correspondant à celui d'un premier des matériaux translucides ou transparents du corps et un deuxième desdits indices de réfraction correspondant à un deuxième desdits matériaux. Les matériaux translucides ou transparents d'indices de réfraction différents sont 10 avantageusement en matériau plastique. Selon un mode avantageux de l'invention, le premier matériau forme la face d'entrée avec le ou les collimateurs. Selon un mode avantageux de l'invention, le ou les collimateurs forment, à la sortie du premier matériau, un ou des profils creux, respectivement, ledit ou chacun 15 desdits profils creux étant rempli par le deuxième matériau. Selon un mode avantageux de l'invention, le ou chacun des profils creux forme des gradins généralement circulaires, préférentiellement du type lentille de Fresnel. Selon un mode avantageux de l'invention, le deuxième matériau forme la face de sortie. 20 Selon un mode avantageux de l'invention, les plusieurs matériaux translucides ou transparents du corps sont en contact mutuel au niveau du ou des chemins optiques. Selon un mode avantageux de l'invention, les plusieurs matériaux translucides ou transparents du corps adhèrent l'un à l'autre au niveau de leur contact mutuel. 25 Selon un mode avantageux de l'invention, l'adhésion entre les plusieurs matériaux translucides ou transparents du corps est assurée par un surmoulage d'au moins un desdits matériaux sur un autre desdits matériaux. 3063337 3 Selon un mode avantageux de l'invention, le premier matériau translucide ou transparent du corps est du polycarbonate et/ou le deuxième matériau translucide ou transparent du corps est du polyméthacrylate de méthyle. Selon un mode avantageux de l'invention, le corps comprend une cavité formant une 5 lame d'air, un des indices de réfraction correspondant à celui du matériau du corps formant le ou les collimateurs et un autre desdits indices de réfraction correspondant à la lame d'air. Selon un mode avantageux de l'invention, les au moins deux indices de réfraction différents présentent une différence entre eux d'au moins 0.08, préférentiellement 10 d'au moins 0.1, plus préférentiellement d'au moins 0.3. Selon un mode avantageux de l'invention, un deuxième des au moins deux indices de réfraction différents est situé après un premier desdits indices, suivant la direction de propagation de la lumière. Le deuxième indice de réfraction est avantageusement inférieur au premier. 15 L'invention a également pour objet un dispositif lumineux, notamment pour signalisation sur un véhicule automobile, comprenant : un boîtier ; au moins une source lumineuse ; un élément optique disposé en face de la ou des sources lumineuses ; remarquable en ce que l'élément optique est conforme à l'invention et forme une glace de fermeture du boîtier. 20 Selon un mode avantageux de l'invention, l'élément optique est soudé au boîtier le long de la périphérie dudit élément. Le dispositif lumineux peut assurer l'une des fonctions suivantes sur un véhicule automobile : feu de position, feu stop, indicateur de direction, troisième feu stop. Les mesures de l'invention sont intéressantes en ce qu'elles permettent de réaliser 25 un élément optique performant optiquement, et ce de manière économique et compacte. En effet, le fait de prévoir plusieurs matériaux, dont éventuellement de l'air, d'indices de réfraction différents pour constituer l'élément optique confère une plus grande flexibilité quant à la formation du faisceau lumineux, ainsi qu'une simplification de construction compte tenu que l'élément optique est d'un seul tenant. 3063337 4 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 est une représentation éclatée d'un dispositif lumineux conforme à l'invention ; 5 - La figure 2 est une vue en perspective arrière de l'élément optique du dispositif de la figure 1 et conforme à l'invention ; - La figure 3 une vue en coupe longitudinale de l'élément optique de la figure 2. A la figure 1, on peut observer un dispositif lumineux représenté en vue éclatée. Le dispositif lumineux 2 est en l'occurrence un dispositif de signalisation lumineuse pour 10 véhicule automobile, plus particulièrement du type lanterne (feu de position). Le dispositif 2 comprend un boîtier 4 formant une cavité 4.1 recevant des sources lumineuses 6. Ces dernières 6 comprennent en l'occurrence plusieurs diodes à électroluminescence 6.1 disposées sur un support 6.2 du type platine à circuit imprimé. On peut observer que le boîtier 4 comprend au sein de sa cavité 4.1 des 15 moyens de support et de fixation 4.3 des sources lumineuses 6. Plus précisément, ces moyens 4 peuvent comprendre des pattes élastiques de retenue de la platine 6.2 supportant les diodes 6.1. Le dispositif 2 peut comprendre également un joint 8 fixé, par exemple par collage, sur une face arrière du boîtier 4, ce joint étant destiné à entrer en contact avec la 20 carrosserie du véhicule. Le dispositif 2 peut également comprendre un bouchon 10 d'évent sur la face arrière du boîtier 4. Ce bouchon 10 en matériau du type mousse permet à l'évent de mettre la cavité 4.1 du boîtier en communication fluidique avec l'extérieur tout en empêchant, ou du moins en limitant, la rentrée de poussières dans ladite cavité. 25 Le dispositif 2 comprend également un élément optique 12 servant de glace de fermeture de la cavité 4.1 du boîtier 4. Le boîtier 4 peut comprendre un logement 4.2 destiné à recevoir le bord périphérique de l'élément optique 12. Ce dernier peut être fixé au boîtier 4 par collage et/ou soudure, telle que soudure par ultrason. La figure 3 illustre l'élément optique 12 en coupe longitudinale. On peut observer 30 qu'il comprend sur sa face arrière plusieurs collimateurs 14 disposés en face des sources lumineuses 6. Ces collimateurs 14 forment la face d'entrée de la lumière de 3063337 5 l'élément optique 12. L'élément optique 12 comprend également une face de sortie de la lumière, cette face de sortie étant opposée à la face d'entrée. L'élément optique 12 est réalisé en matériau transparent ou translucide. Plus précisément, il est réalisé en deux matériaux transparents ou translucides différents, en 5 l'occurrence le premier matériau 18 formant la face d'entrée avec les collimateurs 14 et un deuxième matériau 20 formant la face de sortie 16. Ces deux matériaux sont en contact mutuel et adhèrent l'un à l'autre. De par le contact mutuel entre ces deux matériaux différents, un dioptre est formé. En effet, ces matériaux présentent des indices de réfraction n1 et n2 différents, si bien que la lumière traversant le dioptre 10 formé par la frontière entre ces deux matériaux va y subir une réfraction. A titre d'exemple, le premier matériau 18 peut être du polycarbonate (PC) d'un indice de réfraction n1 de 1,586 pour une longueur d'onde de 589,3 nm. Le deuxième matériau 20 peut être du polyméthacrylate de méthyle (PMMA) d'un indice de réfraction n2 de 1,49 pour une longueur d'onde de 589,3 nm. 15 Avantageusement, le deuxième matériau 20 présente un indice de réfraction n2 inférieur à celui n1 du premier 18. Cette différence peut être égale ou supérieure à 0.08, préférentiellement 0.1, plus préférentiellement 0.3. L'avantage de prévoir un deuxième matériau avec un indice de réfraction plus faible est que cela permet d'étaler le faisceau lumineux, comme va être détaillé en relation avec la vue 20 agrandie à la figure 3 du chemin optique 22 depuis un des collimateurs 14. La vue de détail de la figure 3 illustre le chemin optique 22 de la lumière depuis un des collimateurs 14. On peut observer que le collimateur comprend une face d'entrée 14.1 en forme de cavité. La partie centrale de la face d'entrée 14.1 redresse les rayons entrant par rapport à l'axe optique correspondant à l'axe longitudinal (voir 25 rayon central et rayon de gauche), alors que la partie latérale de la face d'entrée 14.1 dévie latéralement les rayons plus étalés de la source lumineuse vers la face extérieure 14.2 du collimateur (voir rayon de droite). Les rayons incidents sur cette face y subissent majoritairement des réflexions totales vers la face de sortie 14.3 du collimateur 14. La face de sortie 14.3 peut présenter un profil en forme de creux, 30 avantageusement avec des gradins circulaires, à la manière d'une lentille de Fresnel. Cela permet, d'une part, de limiter les variations d'épaisseur de matière en vue d'éviter des problèmes lors du moulage, notamment par injection, de la matière 3063337 6 transparente, tels que des problèmes de retassures. Cela permet aussi, d'autre part, de contrôler l'orientation des rayons sortant d'une telle face de sortie 14.3. Le deuxième matériau 20 est en contact direct avec la face de sortie 14.3 du collimateur réalisé avec le premier matériau 16. La face de sortie 18 est 5 avantageusement générale plate, étant toutefois entendu qu'il est envisageable de prévoir un forme non plane, éventuellement plus complexe. Au passage du dioptre formé par la frontière entre les premier et deuxième matériaux, les rayons lumineux subissent une réfraction qui tend à les dévier latéralement vers l'extérieur, de manière à étaler le faisceau lumineux ; cela est dû 10 au fait que l'indice de réfraction du deuxième matériau 20 est inférieur à celui du premier matériau 18. De plus, du fait que le deuxième matériau 20 présente un indice de réfraction supérieur à celui de l'air, les rayons traversant le dioptre au niveau de la face de sortie 16 subissent à nouveau une réfraction les déviant latéralement vers l'extérieur. Dans le cas d'un deuxième matériau d'indice de 15 réfraction plus faible encore, comme par exemple du PTFE avec un indice de réfraction de 1.31-1.32, les rayons traversant le dioptre au niveau de la face de sortie 14.3 du collimateur vont subir une plus grande déviation latérale vers l'extérieur. Au passage du dioptre suivant, au niveau de la face de sortie 16 de l'élément optique 12, les rayons y subissent une déviation plus faible. 20 Les deux matériaux 18 et 20 sont en contact mutuel. Ils adhèrent avantageusement l'un à l'autre. Pour ce faire, ils peuvent être injectés dans le même moule, l'un étant injecté après l'autre. En l'occurrence, le premier matériau peut être injecté en premier, le deuxième matériau étant ensuite surmoulé sur le premier. Il est à noter qu'il est envisageable de prévoir de l'air pour le deuxième matériau 20. 25 Dans ce cas, il est envisageable de prévoir une cavité remplie d'air en contact avec la face de sortie 14.3 du ou des collimateurs 14. La différence d'indice de réfraction serait alors plus importante au niveau de ce dioptre. Il est également à noter qu'il est envisageable de prévoir plus de deux matériaux translucides ou transparents. Il est en effet envisageable de prévoir un troisième, 30 voire un quatrième matériau. 3063337 7 Le dispositif lumineux qui vient d'être décrit peut assurer différents fonctions sur un véhicule, comme notamment une fonction de lanterne (feu de position), de clignotant (indicateur de direction), et de feu stop. Le feu stop peut être du type troisième feu stop disposé en haut de la lunette arrière du véhicule. Les matériaux le constituant 5 peuvent alors être colorés, notamment en rouge ou ambre, afin de produire un faisceau lumineux de la même couleur. REVENDICATIONS1. Elément optique (12) pour dispositif lumineux (2), notamment de signalisation lumineuse pour véhicule automobile, ledit élément comprenant un corps en matériau transparent ou translucide (18, 20) avec : - une face d'entrée de lumière avec au moins un collimateur (14) ; - une face de sortie (16) de la lumière ; - au moins un chemin optique (22) de la lumière entre le ou les collimateurs (14) et la face de sortie (16) ; caractérisé en ce que le corps comprend, sur le ou au moins un des chemins optiques (22), au moins deux indices de réfraction différents (n1, n2), ledit corps étant d'un seul tenant. 2. Elément optique (12) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps comprend plusieurs matériaux translucides ou transparents (18, 20), un premier (ni) des indices de réfraction correspondant à celui d'un premier (18) des matériaux translucides ou transparents du corps et un deuxième (n2) desdits indices de réfraction correspondant à un deuxième (20) desdits matériaux. 3. Elément optique (12) selon la revendication 2, caractérisé en ce que le premier matériau (18) forme la face d'entrée avec le ou les collimateurs (14). 4. Elément optique (12) selon la revendication 3, caractérisé en ce que le ou les collimateurs (14) forment, à la sortie (14.3) du premier matériau (18), un ou des profils creux, respectivement, ledit ou chacun desdits profils creux étant rempli par le deuxième matériau (20). 5. Elément optique (12) selon la revendication 4, caractérisé en ce que le ou chacun des profils creux (14.3) forme des gradins généralement circulaires, préférentiellement du type lentille de Fresnel. 6. Elément optique (12) selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que le deuxième matériau (20) forme la face de sortie (16). 3063337 9 7. Elément optique (12) selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les plusieurs matériaux translucides ou transparents (18, 20) du corps sont en contact mutuel au niveau du ou des chemins optiques (22). 8. Elément optique (12) selon la revendication 7, caractérisé en ce que les 5 plusieurs matériaux translucides ou transparents (18, 20) du corps adhèrent l'un à l'autre au niveau de leur contact mutuel. 9. Elément optique (12) selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'adhésion entre les plusieurs matériaux translucides ou transparents (18, 20) du corps est assurée par un surmoulage d'au moins un (20) desdits matériaux 10 sur un autre (18) desdits matériaux. 10. Elément optique (12) selon l'une des revendications 2 à 9, caractérisé en ce que le premier matériau translucide ou transparent (18) du corps est du polycarbonate et/ou le deuxième matériau translucide ou transparent (20) du corps est du polyméthacrylate de méthyle. 15 11. Elément optique (12) selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le corps comprend une cavité formant une lame d'air, un (ni) des indices de réfraction différents (ni, n2) correspondant à celui du matériau du corps formant le ou les collimateurs et un autre (n2) desdits indices de réfraction différents (n1, n2) correspondant à la lame d'air. 20 12. Elément optique (12) selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que les au moins deux indices de réfraction différents (n1, n2) présentent une différence entre eux d'au moins 0.08, préférentiellement d'au moins 0.1, plus préférentiellement d'au moins 0.3. 13. Elément optique (12) selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce 25 qu'un deuxième (n2) des au moins deux indices de réfraction différents (n1, n2) est situé après un premier (n1) desdits indices (ni, n2), suivant la direction de propagation de la lumière. 3063337 10 14. Dispositif lumineux (2), notamment pour signalisation sur un véhicule automobile, comprenant : - un boîtier (4) ; - au moins une source lumineuse (6) ; 5 - un élément optique (12) disposé en face de la ou des sources lumineuses (6) ; caractérisé en ce que l'élément optique (12) est conforme à l'une des revendications 1 à 13 et forme une glace de fermeture du boîtier (4). 10 15. Dispositif lumineux (2) selon la revendication 14, caractérisé en ce que l'élément optique (12) est soudé au boîtier (4) le long de la périphérie dudit élément.