Brevet FR3062458A1 — publié le 20180803

MODULE DE PROJECTION D'UN FAISCEAU LUMINEUX POUR DISPOSITIF D'ÉMISSION LUMINEUSE DE VÉHICULE AUTOMOBILE La présente invention concerne un module de projection d'un faisceau lumineux pour dispositif d'émission lumineuse, notamment pour dispositif d'émission lumineuse de véhicule automobile et un dispositif d'émission lumineuse de véhicule automobile comprenant ou consistant en au moins un tel module de projection d'un faisceau lumineux. Dans le domaine automobile, il est connu un dispositif d'émission lumineuse comprenant : - une source lumineuse, - un réflecteur, - une matrice de micro-miroirs comprenant une pluralité de micro-miroirs pouvant être commandés entre au moins deux positions, et - une lentille optique de mise en forme. Dans le cas d'un tel dispositif, la source lumineuse émet des rayons lumineux essentiellement en direction du réflecteur, lequel dirige ces rayons lumineux vers la matrice de micro-miroirs. En fonction de la position des micro-miroirs, ceux-ci réfléchissent les rayons lumineux incidents en direction de la lentille optique de mise en forme, afin de collimater ou focaliser les rayons réfléchis par la matrice de micro-miroir et ainsi former un faisceau éclairant sur la route. La demande DE 103 44 173 décrit un tel dispositif d'émission lumineuse. Selon cette demande, le dispositif de phare comporte en outre une lentille de concentration de lumière, disposée sur le chemin des rayons lumineux, entre le réflecteur et la matrice de micro-miroirs. En fait, selon cette demande DE 103 44 173, un miroir plan est mis en oeuvre pour réfléchir les rayons lumineux, concentrés par cette lentille de concentration de lumière, en direction de la matrice de micro-miroirs. Ce dispositif est par conséquent particulièrement encombrant. Par ailleurs, la demande DE 199 07 943 décrit également un exemple de dispositif d'émission lumineuse du type susmentionné. Dans cette demande, en outre, pour gagner en compacité du dispositif, la matrice de micro-miroirs forme une partie de la surface réfléchissante du réflecteur. Par conséquent, des rayons lumineux émis par la 3062458 2 source lumineuse peuvent être réfléchi directement par le réflecteur vers la lentille de mise en forme, sans être réfléchis par la matrice de micro-miroirs. Le dispositif perd ainsi en possibilités de commande de l'éclairage de la route. Un but de l'invention est de proposer un module de projection d'un faisceau 5 lumineux permettant de réaliser un dispositif d'émission lumineuse de véhicule automobile compact, facile à positionner sur un véhicule automobile, et permettant de commander de manière précise le faisceau lumineux émis. À cette fin, l'invention propose un module de projection d'un faisceau lumineux pour dispositif d'émission lumineuse, notamment pour dispositif d'émission lumineuse 10 de véhicule automobile, comprenant : - une source lumineuse apte à émettre des rayons lumineux, - un réflecteur, - une matrice de micro-miroirs comprenant une pluralité de micro-miroirs, - une optique de mise en forme, et 15 - un support, le réflecteur étant conformé pour diriger au moins une partie des rayons lumineux émis par la source lumineuse vers la matrice de micro-miroirs, chaque micro-miroir de la pluralité de micro-miroirs étant déplaçable entre une première position dans laquelle le micro-miroir est agencé pour réfléchir des rayons lumineux lui parvenant du réflecteur 20 en direction de l'optique de mise en forme, et une deuxième position dans laquelle le micro-miroir est agencé pour réfléchir les rayons lumineux lui parvenant du réflecteur à l'écart de l'optique de mise en forme, la matrice de micro-miroirs et le réflecteur étant solidarisés au support. Ainsi, de manière avantageuse, selon l'invention, le réflecteur et la matrice de 25 micro-miroirs sont solidarisés à un même support. Ceci permet un montage fiable et compact de ces deux éléments. Ce montage assure notamment la position relative du réflecteur par rapport à la matrice de micro-miroirs, ce qui simplifie grandement le montage d'un dispositif de phare comprenant un tel module, sur un véhicule automobile. 30 Selon des modes de réalisation préférés de l'invention, le module de projection d'un faisceau lumineux comporte une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison : 3062458 3 - la matrice de micro-miroirs et le réflecteur sont disposés d'un côté et de l'autre du support ; - le support forme un diaphragme adapté à limiter la quantité de rayons lumineux traversant le support sans être incidents sur la matrice de micro- 5 miroirs ; - le support présente des reliefs, de préférence saillants, adaptés à coopérer avec la matrice de micro-miroirs pour assurer le positionnement de la matrice de micro-miroirs par rapport au diaphragme ; - la matrice de micro-miroirs est fixée sur une plaque de circuit imprimé, de 10 préférence au moyen d'une douille, la plaque de circuit imprimé étant fixée au support de manière à solidariser la matrice de micro-miroirs par rapport au support ; - un dispositif de refroidissement est fixé à la plaque de circuit imprimé, notamment un radiateur ; 15 - le dispositif de refroidissement est en contact avec la matrice de micro-miroir ou avec une puce sur laquelle est fixée la matrice de micro-miroir ; - la source lumineuse est solidarisée au support ; - la source lumineuse est fixée sur un socle muni d'un ventilateur, le socle étant fixé sur le support ; 20 - le module de projection comprend une couche de matériau facilitant les échanges thermiques, entre le support et le socle ; - la source lumineuse est une DEL ou une matrice de DEL ; - le support comporte au moins un moyen de fixation du module sur un véhicule automobile, le support comportant de préférence une pluralité de tels 25 moyens de fixation ; - le réflecteur comporte une extension latérale, l'extension latérale formant un logement de réception de l'optique de mise en forme ; et - le module de projection comprend en outre un dispositif de refroidissement, notamment un ventilateur, solidarisé au support. 30 Selon un autre aspect, l'invention se rapporte à un dispositif d'émission lumineuse, notamment de véhicule automobile, comportant, de préférence consistant en, 3062458 4 au moins un module de projection d'un faisceau lumineux tel que décrit ci-avant dans toutes ses combinaisons. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre illustratif et non limitatif, en faisant référence aux dessins annexés dans 5 lesquels : - la figure 1 représente un exemple de module de projection d'un faisceau lumineux pour dispositif d'émission lumineuse de véhicule automobile ; - La figure 2 représente une vue éclatée selon une première perspective du module de projection d'un faisceau lumineux illustré à la figure 1 ; et 10 - la figure 3 représente une vue éclatée selon une deuxième perspective, selon une direction opposée à celle de la première perspective, du module de projection d'un faisceau lumineux illustré à la figure 1, la deuxième perspective étant opposée à la première. Les figures illustrent un exemple de module 10 de projection d'un faisceau 15 lumineux pour dispositif d'émission lumineux de véhicule automobile. Un tel dispositif d'émission lumineuse de véhicule automobile peut comporter, ou consister en, une pluralité de tels modules. Le dispositif d'émission lumineux de véhicule automobile est avantageusement un dispositif d'éclairage et/ou de signalisation du véhicule automobile. 20 Il est par exemple configuré pour mettre en oeuvre une ou plusieurs fonctions photométriques. Une fonction photométrique est par exemple une fonction d'éclairage et/ou de signalisation visible pour un oeil humain. On remarque que ces fonctions photométriques peuvent faire l'objet d'une ou plusieurs réglementations établissant des 25 exigences de colorimétrie, d'intensité, de répartition spatiale selon une grille dite photométrique, ou encore de plages de visibilité de la lumière émise. Le dispositif d'émission lumineux est par exemple un dispositif d'éclairage et constitue alors un projecteur - ou phare - de véhicule. Il est alors configuré pour mettre en oeuvre une ou plusieurs fonctions photométriques par exemple choisie(s) parmi une 30 fonction de feux de croisement dite « fonction code », une fonction de feux de route dite « fonction route », et une fonction antibrouillard. 3062458 5 Alternativement ou parallèlement, le dispositif d'émission lumineux est un dispositif de signalisation destiné à être agencé à l'avant ou à l'arrière du véhicule. Lorsqu'il est destiné à être agencé à l'avant, les fonctions photométriques qu'il est configuré pour mettre en oeuvre (éventuellement en sus de celles qu'il met en oeuvre 5 en sa qualité de dispositif d'éclairage) incluent une fonction d'indication de changement de direction, une fonction d'éclairage diurne connue sous l'acronyme anglophone DRL, pour « Daytime Running Light », une fonction de signature lumineuse avant, une fonction de feux de position, une fonction dite « Side-marker », qui vient de l'anglais et peut être traduit par signalisation latérale. 10 Lorsqu'il est destiné à être agencé à l'arrière, ces fonctions photométriques incluent une fonction d'indication de recul, une fonction stop, une fonction antibrouillard, une fonction d'indication de changement de direction, une fonction de signature lumineuse arrière, une fonction lanterne, une fonction « Side-marker ». Dans la suite, le dispositif d'émission lumineuse est un projecteur d'éclairage, 15 destiné à être monté à l'avant du véhicule, pour éclairer la voie sur laquelle circule le véhicule. Tel que cela est plus nettement visible sur les figures 2 et 3, le module 10 comporte essentiellement une source lumineuse 12, un réflecteur 14, une matrice de micro-miroirs 16, une optique de mise en forme 18 (ou optique de projection) et un 20 support 20. Plus précisément, la source lumineuse 12 est ici une diode électroluminescente (ou DEL) ou une matrice de telles DEL, par exemple sous forme d'une puce, c'est-à-dire d'un composant électronique unique comportant plusieurs émetteurs électroluminescents. La ou les DEL émettent avantageusement une lumière blanche. 25 Ce type de source lumineuse est particulièrement avantageux : elle émet peu de rayonnement infrarouge susceptible d'échauffer la matrice de micro-miroirs 14 et d' entrainer un dysfonctionnement de celui-ci ; en outre elles émet dans un demi-espace (là où une source au Xénon, par exemple, émet dans toutes les directions) et donc génère un encombrement moins important des moyens de focalisation ou de collimation 30 mis en oeuvre pour diriger le flux lumineux émis par cette source lumineuse sur la matrice de micro-miroirs. 3062458 6 L'utilisation d'une ou plusieurs diodes électroluminescentes permet également d'assurer une meilleure homogénéité de couleur. De plus, l'intensité des diodes est réglable en jouant sur l'intensité de leur alimentation électrique, ce qui permet d'obtenir un contraste précis. 5 La source lumineuse 12 est solidarisée au support 20. Par « solidarisé(e) » on entend dans la présente demande, que la source lumineuse 12 est fixe en position par rapport au support 20. Ceci peut notamment être obtenu en fixant la source lumineuse directement ou indirectement, par l'intermédiaire de pièces intermédiaires fixées ensemble, sur le support 20. 10 Pour ce faire, ici, la source lumineuse 12 est fixée sur un socle 22 muni d'un ventilateur (non visible sur les figures), le socle 22 étant fixé sur le support 20. Le socle 22 permet en outre l'alimentation électrique et la commande de la source lumineuse 12. Une couche 24 de matériau facilitant les échanges thermiques peut être interposée entre le socle 22 et la surface du support 20. Il est à noter, ici, que le support 20 forme un 15 logement 26 de forme sensiblement complémentaire à la forme du socle 22 sur laquelle la source lumineuse 12 est fixée, permettant ainsi un positionnement précis de la source lumineuse 12 par rapport au support 20. Le socle 22 est pas exemple vissé, clipsé ou collé sur le support 20, dans le logement 26, le cas échéant. La source lumineuse 12 est adaptée à émettre un faisceau lumineux en direction 20 de moyens de focalisation ou de collimation formés par la surface interne du réflecteur 14. Dans l'exemple illustré, la source lumineuse 12 est positionnée au voisinage du foyer objet du réflecteur 14. Le réflecteur 14 réfléchit ainsi les rayons lumineux émis par la source lumineuse 12 sous forme d'un faisceau lumineux, en direction de la matrice de micro-miroirs 16. Ainsi, le réflecteur 12 permet que l'ensemble des micro- 25 miroirs soient éclairés par le faisceau lumineux réfléchi par le réflecteur 12. Le réflecteur 12 peut avoir, suivant au moins un plan de section, un profil pseudo elliptique ou pseudo parabolique. De préférence, le réflecteur 12 est configure pour concentrer le flux de lumière incident sur une surface comportant la matrice de micro-miroirs 16. Le réflecteur 14 est également solidarisé au support 20. Plus précisément, ici, le 30 réflecteur 14 est fixé sur le support 20, par exemple par vissage. Le réflecteur 14 présente par ailleurs une extension latérale 28, l'extension latérale 28 formant un logement 30 de réception de l'optique de mise en forme 18. Le 3062458 7 logement 30 peut être fermé, après insertion de l'optique de mise en forme 18, au moyen d'une pièce rapportée 32, fixée sur le réflecteur 14, notamment sur l'extension latérale 28 de ce réflecteur 14. La pièce rapportée 32 prend par exemple la forme d'un couvercle laissant passer la lumière dans une partie centrale, en direction de l'optique de 5 mise en forme 18. Ainsi, selon l'exemple représenté, la pièce rapportée 32 est sensiblement plane et a une forme en « U ». La matrice de micro-miroirs 16 (ou DMD, de l'anglais « Digital Micromirror Device ») comporte une pluralité de micro-miroirs. Chacun de ces micro-miroirs est déplaçable entre une première position dans laquelle le micro-miroir est agencé pour 10 réfléchir des rayons lumineux lui parvenant du réflecteur 14 en direction de l'optique de mise en forme 18, et une deuxième position, dite « passive », dans laquelle le micro-miroir est agencé pour réfléchir les rayons lumineux lui parvenant du réflecteur 14 à l'écart de l'optique de mise en forme 18, par exemple en direction d'un élément absorbeur de rayonnement lumineux non représenté dans la figure. La matrice de micro- 15 miroir 16 est par exemple formée par une puce 34. Ici, la matrice de micro-miroirs 16 est une puce s450 de Texas Instrumente. La puce 34 est fixée sur une douille 36 complémentaire, assurant les interfaces mécanique, thermique et électrique entre la matrice de micro-miroirs 16 et une plaque de circuit imprimé 38 sur laquelle est fixée la douille. 20 Les micro-miroirs de la matrice de micro-miroirs 18 sont par exemple commandés par une unité électronique de commande, non représentée sur les figures, via la plaque de circuit imprimé 38 et la douille 36. Un moyen de refroidissement 40, ici un radiateur, est fixée sur la plaque de circuit imprimé 38, sur la face opposée à la face de la plaque de circuit imprimé 38 sur 25 laquelle est fixée la douille 36 et la puce 34. Ici, le radiateur 40 est vissé sur le support 20, le radiateur 40 formant des plots 42 cylindriques reçus dans des trous 44 traversant de la plaque de circuit imprimé 38, les plots 42 ayant des trous taraudés 46. Ainsi, la plaque de circuit imprimé 38 est prise en sandwich entre le radiateur 40 et le support 20. Avantageusement, tel qu'illustré sur les figures, le radiateur 40 forme également 30 un relief saillant 48 adaptée à venir en contact direct ou via une couche de matériau facilitant les échanges thermiques, avec le dos de la matrice de micro-miroirs 16. Pour ce faire, le relief saillant 48 est de forme sensiblement parallélépipédique, de section 3062458 8 sensiblement de la forme de la matrice de micro-miroirs 16, la plaque de circuit imprimé 38 et la douille 36 ayant respectivement des ouvertures 50, 52 permettant le passage du relief saillant 48. Le refroidissement de la matrice de micro-miroirs 16 est ainsi optimisé. 5 Par ailleurs, selon le montage décrit précédemment, la matrice de micro-miroirs 16 est solidarisée au support 20. Plus précisément, la matrice de micro-miroirs 16 et le réflecteur 14 sont solidarisés au support 20 de part et d'autre de ce support 20. En d'autres termes, la matrice de micro-miroirs 16 est orientée vers une face du support 20 et le réflecteur 14 est orienté vers l'autre face du support 20. Ici, de manière 10 remarquable, le support 20 présente une ouverture 54 traversante, permettant aux rayons lumineux réfléchis par le réflecteur 14 d'atteindre la matrice de micro-miroirs 16. Cependant, cette ouverture 54 forme également un diaphragme, en ce sens que l'ouverture 54 est dimensionnée pour limiter voire éviter que des rayons lumineux du faisceau, réfléchis par le réflecteur 14, puissent traverser l'ouverture 54 sans atteindre la 15 matrice de micro-miroirs 16. On limite ainsi l'échauffement de la puce 34 et/ou de la plaque de circuit imprimée 38 sur laquelle elle est solidarisée. Au niveau de cette ouverture 54, le support 20 forme une portion 20a sensiblement plane. Avantageusement, sur la face de la portion 20a orientée vers la matrice de micro-miroirs 16, le support 20 a un ou plusieurs reliefs saillant de guidage 20 de la matrice de micro-miroirs 16 et/ou de la puce 34 sur laquelle la matrice de micro- miroirs 16 est fixée, pour faciliter la mise en place de la matrice de micro-miroirs 16 par rapport au support 20 et pour assurer la précision de cette mise en position. Outre la portion plane 20a, le support 20 peut former, tel qu'illustré, une portion plus volumineuse 20b, dans laquelle est formé le logement 26 de réception de la source 25 lumineuse 12. Sur une face de cette portion volumineuse 20b, orientée à l'opposée de la portion plane 20a du support, un logement 56 de réception d'un ventilateur 58 est ici prévu, pour améliorer le refroidissement du support 20. Enfin, le support 20 comporte des moyens de fixation du module 10 sur un véhicule automobile. Ici ces moyens prennent la forme de trous 60 de fixation du 30 module 10, le support 20 comportant de préférence une pluralité de trous 60 de fixation du module 10 sur un véhicule automobile, notamment au moyen de vis ou de broche de clipsage 62, selon le mode de réalisation illustré sur les figures. 3062458 9 Avantageusement, le support 20 est réalisé en un matériau bon conducteur de la chaleur, notamment en aluminium ou en alliage d'aluminium. Le support 20 peut être réalisée en une seule pièce, notamment par moulage, en particulier encore par moulage par injection. En variante, cependant, les deux portions 20a, 20b du support sont 5 réalisées en deux pièces séparées qui sont ensuite fixées ensemble pour former le support 20. Le module 10 permet de disposer en sortie de l'optique de mise en forme 18 d'un faisceau lumineux hautement résolu, pixélisé et digitalisé : chaque pixel ou rayons pixélisé composant ce faisceau peut correspondre à un ou plusieurs micro-miroirs de la 10 matrice de micro-miroirs 16. Il est possible d'activer ou non ces pixels simplement, en pilotant les micro-miroirs. Cette particularité peut notamment permettre de dessiner la forme du faisceau lumineux en sortie de l'optique de mise en forme 18 selon les besoins. Par exemple, il est possible de n'activer qu'une partie des micro-miroirs afin de 15 former une coupure au niveau du faisceau lumineux en sortie de l'optique de mise en forme. Cette coupure permet entre autre la réalisation d'une fonction ADB (pour l'anglais « Adaptive Driving Beam », feux de route évolutifs). En variante ou au surplus, le module peut être mis en oeuvre pour projeter des pictogrammes sur le sol, devant un véhicule automobile. 20 Le module 10 peut être associé à d'autres modules d'éclairage complémentaires, identiques ou de conception différente, afin de former un faisceau d'éclairage automobile complet, par exemple un feu de croisement. L'invention ne se limite pas au mode de réalisation qui vient d'être décrit mais est susceptible de nombreuses variantes. 25 REVENDICATIONS1. Module (10) de projection d'un faisceau lumineux pour dispositif d'émission lumineuse, notamment pour dispositif d'émission lumineuse de véhicule automobile, comprenant : - une source lumineuse (12) apte à émettre des rayons lumineux, - un réflecteur (14), - une matrice de micro-miroirs (16) comprenant une pluralité de micro-miroirs, - une optique de mise en forme (18), et - un support (20), le réflecteur (14) étant conformé pour diriger au moins une partie des rayons lumineux émis par la source lumineuse (12) vers la matrice de micro-miroirs (16), chaque micro-miroir de la pluralité de micro-miroirs étant déplaçable entre une première position dans laquelle le micro-miroir est agencé pour réfléchir des rayons lumineux lui parvenant du réflecteur (14) en direction de l'optique de mise en forme (18), et une deuxième position dans laquelle le micro-miroir est agencé pour réfléchir les rayons lumineux lui parvenant du réflecteur (14) à l'écart de l'optique de mise en forme (18), la matrice de micro-miroirs (16) et le réflecteur (14) étant solidarisés au support (20). 2. Module de projection selon la revendication 1, dans lequel la matrice de micro-miroirs (16) et le réflecteur (14) sont disposés d'un côté et de l'autre du support (20). 3. Module de projection selon la revendication 2, dans lequel le support (20) forme un diaphragme (54) adapté à limiter la quantité de rayons lumineux traversant le support (20) sans être incidents sur la matrice de micro-miroirs (16). 4. Module de projection selon la revendication 3, dans lequel le support (20) présente des reliefs, de préférence saillants, adaptés à coopérer avec la matrice de micro-miroirs (16) pour assurer le positionnement de la matrice de micro-miroirs (16) par rapport au diaphragme (54). 3062458 11 5. Module de projection selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la matrice de micro-miroirs (16) est fixée sur une plaque de circuit imprimé (38), de préférence au moyen d'une douille (36), la plaque de circuit 5 imprimé (38) étant fixée au support (20) de manière à solidariser la matrice de micro- miroirs (16) par rapport au support (20). 6. Module de projection selon la revendication 5, dans lequel un dispositif de refroidissement (40) est fixé à la plaque de circuit imprimé (38), notamment un 10 radiateur (40). 7. Module de projection selon la revendication 6, dans lequel le dispositif de refroidissement (40) est en contact avec la matrice de micro-miroir (16) ou avec une puce (34) sur laquelle est fixée la matrice de micro-miroir (16). 15 8. Module de projection selon l'une quelconque des revendications précédente, dans lequel la source lumineuse (12) est solidarisée au support (20). 9. Module de projection selon la revendication 8, dans lequel la source 20 lumineuse (12) est fixée sur un socle (22) muni d'un ventilateur, le socle (22) étant fixé sur le support (20). 10. Module de projection selon la revendication 9, comprenant une couche (24) de matériau facilitant les échanges thermiques, entre le support (20) et le socle (22). 25 11. Module de projection selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la source lumineuse (12) est une DEL ou une matrice de DEL. 12. Module de projection selon l'une quelconque des revendications 30 précédentes, dans lequel le support (20) comporte au moins un moyen de fixation (60, 62) du module (10) sur un véhicule automobile, le support (20) comportant de préférence une pluralité de tels moyens de fixation (60, 62). 3062458 12 13. Module de projection selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le réflecteur (14) comporte une extension latérale (28), l'extension latérale (28) formant un logement (30) de réception de l'optique de mise en 5 forme (18). 14. Module de projection selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre un dispositif de refroidissement (58), notamment un ventilateur, solidarisé au support (20). 15. Dispositif d'émission lumineuse, notamment de véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte, de préférence consiste en, au moins un module de projection (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes. 10