Brevet FR3093161A1 — publié le 20200828

Description Titre de l'invention : Dispositif lumineux d'éclairage pour véhicule automobile doté d'un réflecteur muni d'ailettes de refroidissement Domaine technique [0001] La présente invention concerne d'une manière générale le domaine des blocs optiques d'éclairage et de signalisation pour véhicules automobiles. [0002] Elle concerne en particulier un dispositif lumineux d'éclairage logé dans un tel bloc optique. Technique antérieure [0003] Les réglementations internationales imposent aux véhicules automobiles d'être pourvus à l'avant et à l'arrière de blocs optiques d'éclairage et de signalisation afin, d'une part, d'éclairer la route pour améliorer la visibilité du conducteur du véhicule, notamment en condition nocturne, et, d'autre part, de signaliser la position du véhicule aux autres usagers de la route. [0004] Un tel bloc optique comporte classiquement au moins un boîtier destiné à être fixée sur la structure du véhicule et sur laquelle est monté, directement ou par l'intermédiaire d'un support dédié, au moins un dispositif lumineux apte à assurer une fonction photométrique d'éclairage comme par exemple un feu de route, un feu de croisement (dénommé également code), ou un feu de position (dénommé également veilleuse ou bien lanterne), ou une fonction photométrique de signalisation comme par exemple un feu de recul, un feu STOP, un feu clignotant indicateur de changement de direction ou bien encore un feu diurne couramment désigné sous l'acronyme anglais DRL (Daytime Running Light) et s'allumant automatiquement lorsque le véhicule se déplace vers l'avant afin d'accroître sa visibilité dans des conditions de lumière du jour. [0005] Chaque dispositif lumineux comprend classiquement au moins une source lumineuse constituée classiquement par une ampoule halogène à incandescence, et étant associée généralement à un réflecteur apte à renvoyer les rayons lumineux lui parvenant en direction d'un espace à illuminer. [0006] Pour des questions de baisse de consommation d'énergie électrique, d'augmentation de la durée de vie et de liberté de style, il est désormais courant d'utiliser des LEDs (pour « Light Emitting Diodes » en anglais se traduisant en français par diodes électroluminescentes) comme alternative aux ampoules classiques à incandescence, notamment pour réaliser les fonctions feu de croisement et feu de route. [0007] Implantées sur des cartes à circuits imprimés désignées couramment sous l'acronyme anglais PCB (pour « Printed Circuit Board »), de telles diodes électroluminescentes ont pour avantage de consommer relativement peu et de pouvoir émettre une lumière très 2 blanche, dont la température de couleur est proche de celle de la lumière du jour. [0008] Les LEDs ont toutefois pour inconvénient de générer une quantité importante de chaleur au niveau de leur zone d'implantation sur le PCB, ce qui entraine une dégradation sensible dc leur rendement lumineux (leur luminosité décroissant par exemple d'environ 30% lorsque la température régnant autour d'elles passe de 25°C à 120°C). [0009] Afin d'évacuer la chaleur générée par ces diodes, il est connu notamment de la demande de brevet FR 3 056 483 de prévoir, sur les supports portant les PCB sur lesquels ces dernières sont implantées, des dissipateurs de chaleur comprenant une pluralité d'ailettes métalliques à travers desquelles se propage par conduction la chaleur émise par les LEDs et qui permettent ainsi d'optimiser la surface d'échange thermique avec l'air ambiant qui se réchauffe. [0010] Par ailleurs, lorsque la fonction feu de route est assurée par une seule LED de puissance, l'intensité lumineuse des rayons émis par cette diode et réfléchis par le réflecteur y étant associé entraine un échauffement localisé dc certaines zones de cc réflecteur, cet échauffement pouvant entraincr de légères dégradations et/ou déformations de la surface de ce réflecteur altérant le faisceau de sortie résultant. Exposé de l'invention [0011] La présente invention vise à donc à limiter l'échauffement du réflecteur associé à une telle diode électroluminescente de puissance. [0012] Elle propose à cet effet un dispositif lumineux d'éclairage pour véhicule automobile comportant une diode électroluminescente de puissance implantée sur une plaque à circuits imprimés montée sur un support, ainsi qu'un réflecteur comportant une paroi dont l'une des faces est recouverte d'un revêtement réfléchissant apte à renvoyer les rayons lumineux émis par ladite diode en direction d'un espace à illuminer ; caractérisé en cc que ladite paroi comprend une série d'ailettes de refroidissement s'étendant depuis sa face opposée à ladite face réfléchissante. [0013] La présence de ces ailettes limite l'échauffement de la paroi réfléchissante du ré- flecteur en améliorant la dissipation de la chaleur absorbée grâce à l'augmentation dc la surface d'échange thermique avec l'air ambiant. [0014] L'invention permet ainsi d'éviter l'apparition de déformations localisées au niveau de cette paroi réfléchissante de sorte à préserver sa géométrie initiale. [0015] Selon des caractéristiques préférées dudit dispositif lumineux d'éclairage selon l'invention : la profondeur longitudinale desdites ailettes varie en fonction de leurs zones d'implantation sur ladite paroi ; lesdites ailettes présentent un écartement deux à deux variant en fonction de 3 leurs zones d'implantation sur la dite paroi ; lesdites ailettes s'étendent sensiblement horizontalement en ceinturant transversalement ladite paroi sur l'ensemble de sa largeur ; lesdites ailettes présentent une épaisseur comprise entre 1,5 et 25 mm ; lesdites ailettes présentent une profondeur comprise entre 5 et 25 mm ; lesdites ailettes présentent un écartement deux à deux compris entre 8 et 25 mm ledit réflecteur est venu de moulage à partir d'une résine polymère thermodurcissable renforcée en fibres naturelles et/ou synthétiques ; et/ou ladite résine polymère est un polyester insaturé. [0016] L'invention vise également sous un second aspect un bloc optique d'éclairage et de signalisation pour véhicule automobile comportant un boîtier, un module optique comprenant au moins un tel dispositif lumineux d'éclairage, et une glace extérieure de couverture transparente montée sur la périphérie dudit boîtier. Brève description des dessins [0017] L'exposé de l'invention sera maintenant poursuivi par la description détaillée d'un exemple dc réalisation, donnée ci-après à titre illustratif mais non limitatif en référence aux dessins annexés, sur lesquels : [0018] [fig.1] est une vue en perspective d'un bloc optique d'éclairage et de signalisation selon l' invention ; [0019] [fig.21 représente une vue de section selon un plan longitudinal vertical du bloc optique de la figure 1 ; [0020] [fig.31 est une vue en perspective de trois quart avant du module optique que comporte le bloc optique de la figure 1 ; [0021] [fig.4] représente une vue en perspective de trois quart arrière du module optique de la figure 3 ; et [0022] [fig.5] est un agrandissement de la partie arrière du réflecteur de du dispositif lumineux central du bloc optique de la figure 3. Description détaillée 100231 On définit sur les figures 1 et 2 un repère orthogonal XYZ comprenant trois axes per- pendiculaires deux à deux, à savoir : un axe X, définissant une direction longitudinale, parallèle à l'axe longitudinal du véhicule, un axe Y, définissant une direction transversale, horizontale, qui avec l'axe X définit un plan XY horizontal, et un axe Z, définissant une direction verticale, perpendiculaire au plan XY horizontal. [0024] Dans la description qui va suivre et par convention, les termes « avant », « arrière », « inférieur », et « supérieur » seront définis par rapport à la position de montage de ce bloc optique de signalisation 1 sur un tel véhicule automobile. [0025] Par ailleurs, l'emploi du ternie « sensiblement » indiquera qu'un léger écart est admis par rapport à une position ou disposition nominale prédéterminée, tout en restant inclus dans le cadre de l'invention. Par exemple, « sensiblement vertical » indique qu'un écart de l'ordre de 10' par rapport à une orientation strictement verticale est admis dans le cadre de l'invention. [0026] Les figures 1 et 2 représentent deux vues respectivement en perspective et en section selon un plan vertical longitudinal d'un bloc optique avant d'éclairage et de signalisation 1 destiné à être monté sur la structure de caisse d'un véhicule automobile. [0027] Tel qu'illustré sur ces figures, le bloc optique 1 comporte un boîtier 10 présentant une ouverture avant recouverte par une glace de couverture transparente 20, montée de manière étanche sur la périphérie de ce boîtier 10. [0028] Le bloc optique 1 comporte également deux modules optiques d'éclairage 30 et de si- gnalisation 40 logés l'un au dessus de l'autre dans la cavité définie par le boîtier 10 et la glace de couverture 20, ainsi qu'un masque 50 logé également dans cette cavité et permettant de dissimuler certaines portions du boîtier 10 et des modules optiques 30, 40 à la vue d'un observateur regardant l'intérieur de ce bloc au travers de cette glace 20. [0029] Destiné à être fixé sur la structure de caisse du véhicule, le boîtier 10 est de préférence venu de moulage d'une seule pièce à partir d'un polymère thermoplastique tel que par exemple un acrylonitrile butadiène styrène (ABS). [0030] La glace de couverture 20 est de préférence venue de moulage d'une seule pièce à partir d'un polymère thermoplastique transparent tel qu'un polycarbonate ou un polyméthacrylate de méthyle (PMMA). Sa fixation au boîtier 10 est réalisée par l'intermédiaire d'un pied de glace périphérique 21 inséré dans une gorge de collage périphérique correspondante 11 ménagée sur le boîtier 10. Un joint de collage et d'étanchéité non représenté est intercalé et comprimé entre le pied de glace périphérique 21 et le fond de la gorge de collage périphérique 11 sur l'ensemble de son pourtour. Ce joint permet à la fois de solidariser efficacement la glace 20 sur le boîtier 10, et d'assurer une excellente étanchéité sur toute la périphérie du bloc optique 1. [0031] Le module optique de signalisation 40, dont la conception n'est ici illustrée qu'à titre d'exemple non limitatif, est constitué par un unique dispositif lumineux assurant la fonction feu indicateur de changement de direction. [0032] Le dispositif lumineux 40 comporte un réflecteur 42 fixé au boîtier 10 ainsi qu'une source lumineuse constituée par une ampoule halogène à incandescence 43 de type P21W, montée à l'arrière du boîtier 10 par r intermédiaire d'une douille de montage 44 ingérée au travers d'une ouverture ménagée à l'arrière de ce réflecteur 42. [0033] Venu avantageusement de moulage à partir d'un matériau thermoplastique tel que le polyméthacrylate de méthyle (PMMA) ou le polycarbonate (PC), le réflecteur 42 comprend une paroi parabolique ou elliptique dont la face extérieure avant orientée en direction de la glace de couverture 20 est recouverte d'un revêtement métallisé réfléchissant. [0034] Représenté seul sur les figures 3 et 4, le module optique d'éclairage 30 comporte trois dispositifs lumineux adjacents 31, 32 et 33 sensiblement alignés transversalement. [0035] De conception générale identique, les deux dispositifs lumineux latéraux 31 et 33 sont prévus pour réaliser la fonction feu de croisement, tandis que le dispositif lumineux central 32 assure quant à lui la fonction feu de route. [0036] Chacun des dispositifs lumineux latéraux 31, 33 comporte un réflecteur en matière plastique 311, 331 lié rigidement au boîtier 10, un support métallique 312, 332 fixé sur la partie supérieure de ce réflecteur 311, 331, une diode électroluminescente (non visible sur les figures et constituée par exemple par une LED blanche multi-puces émettant un flux lumineux d'environ 600 lm) implantée sur une plaque à circuits imprimés de type PCB (pour « Printed Circuit Board » en langue anglaise) montée sur le support 312, 332 et non visible sur les figures. [0037] Chaque réflecteur 311, 331 comprend une paroi principale parabolique 311A, 331A dont la face extérieure avant orientée en direction de la glace de couverture 20 est recouverte d'un revêtement métallisé réfléchissant apte à renvoyer les rayons lumineux émis par la diode en direction d'un espace à illuminer, ainsi qu'une jupe 311B, 331B s'étendant longitudinalement vers l'avant depuis les bords latéraux et inférieurs de la paroi principale parabolique 311A, 331A et dont les faces extérieures sont striées ou grainées afin d'éclater les rayons lumineux les atteignant de sorte à éviter la génération de rayons réfléchis parasites dans des directions non souhaitées et potentiellement gênantes. [0038] Chacun des supports 312, 332 se présente sous la forme d'une équerre composée d'une première paroi horizontale 312A, 332A surplombant le réflecteur 311, 331 et portant le PCB, ainsi que d'une paroi arrière 312B, 332B raccordée au bord arrière de cette paroi horizontale et s'étendant derrière le réflecteur selon un plan transversal vertical. [0039] Comme illustré sur la figure 4, cette paroi arrière 312B, 332B présente deux rebords 6 latéraux 312C, 332C rabattus vers l'arrière et formant des ailettes augmentant la surface d'échange avec l'air contenu dans la partie arrière de la cavité du bloc optique 1. [0040] De conception semblable aux deux dispositifs lumineux latéraux 31, 33, le dispositif lumineux central 32 comporte un réflecteur en matière plastique 321 lié rigidement au boîtier 10, un support métallique 322 fixé sur la partie supérieure de ce réflecteur 321, une diode électroluminescente 323 (visible sur la figure 2 et constituée par exemple par une LED blanche de puissance multi-puces émettant un flux lumineux d'environ 1000 lm) implantée sur une plaque à circuits imprimés 324 de type PCB montée sur le support 322. [0041] Le réflecteur 321 comprend une paroi principale parabolique 321A, dont la face ex- térieure avant orientée en direction de la glace de couverture 20 est recouverte d'un revêtement métallisé réfléchissant apte à renvoyer les rayons lumineux émis par la diode 323 en direction d'un espace à illuminer, ainsi que deux parois latérales 321B (seule l'une d'entre elles étant visible sur la figure 3) s'étendant selon des plans longitudinaux verticaux parallèles depuis les deux bords latéraux de la paroi principale 321A et dont les faces extérieures en regard l'une de l'autre sont striées ou grainées afin d'éclater les rayons lumineux les atteignant de sorte à éviter la génération de rayons réfléchis parasites. [0042] Semblable structurellement aux supports 312 et 332 mais de plus grandes di- mensions, le support 322 se présente également sous la forme d'une équerre composée d'une première paroi horizontale 322A surplombant le réflecteur 321 et portant le PCB 324, ainsi que d'une paroi arrière 322B raccordée au bord arrière de cette paroi horizontale et s'étendant denière le réflecteur 321 selon un plan transversal vertical. Cette paroi amère 322B présente deux rebords latéraux 322C rabattus vers l'arrière et formant des ailettes augmentant la surface d'échange avec l'air contenu dans la partie arrière de la cavité du bloc optique 1. [0043] Chaque support 312, 322, 332 est obtenu avantageusement par découpe et pliage à partir d'une feuille de tôle réalisée dans un métal présentant une conductivité thermique élevée (typiquement en aluminium ou dans un alliage d'aluminium, ou encore en cuivre ou dans un alliage de cuivre), de sorte à assurer une évacuation rapide et efficace de la chaleur émise par la diode électroluminescente con-espondante vers la partie arrière de la cavité du bloc optique 1. [0044] Afin de mieux dissiper la chaleur générée par la diode électroluminescente 323 de plus forte puissance et maintenir cette dernière à une température de fonctionnement relativement faible (aux environs de 25°C à 30°C) où elle présente un bon rendement énergétique, le dispositif lumineux central 32 comporte également un dissipateur de chaleur 325 rapporté contre la face arrière de la paroi arrière 322B du support 322 et 7 comprenant une pluralité d'ailettes s'étendant sensiblement parallèlement les unes aux autres selon des plans longitudinaux verticaux. [0045] Ce dissipateur est obtenu avantageusement à partir d'une feuille de tôle repliée en accordéon et réalisée également dans un métal présentant une conductivité thermique élevée (typiquement en aluminium ou dans un alliage d'aluminium, ou encore en cuivre ou dans un alliage de cuivre). [0046] Tel qu'illustré suries figures 3 à 5, les trois réflecteurs 311, 321 et 331 sont venus de moulage d'une seule pièce, à partir d'une résine polymère thermodurcissable renforcée en fibres naturelles et/ou synthétiques (tel qu'en particulier le BMC acronyme de l'expression anglaise « Bulk Moulding Compound » et constitué d'une résine de polyester insaturé chargée de fibres de verre), de sorte à présenter une bonne tenue mécanique à l'échauffement provoqué par l'absorption de ces réflecteurs d'une partie de l'énergie des rayons lumineux les frappant. [0047] Afin de limiter la montée en température du réflecteur central 321, sa paroi principale réfléchissante 321A comprend en outre une série d'ailettes de refroidissement 321C s'étendant, sensiblement horizontalement et parallèlement à l'axe principal longitudinal du flux lumineux réfléchi sortant, depuis sa face intérieure arrière opposée à la face extérieure avant réfléchissante , de sorte à augmenter la surface d'échange thermique avec l'air ambiant. [0048] Participant également au renfort de la tenue mécanique du réflecteur 321, ces ailettes 321C, dont l'épaisseur est compris avantageusement entre 1,5 et 2,5 mm, ceinturent transversalement la paroi réfléchissante 321A sur l'ensemble de sa largeur. [0049] Comme cela est bien visible sur la figure 2, la profondeur longitudinale (comprise de préférence entre 5 et 25 mm) de ces ailettes 321A et leur écartement deux à deux (compris de préférence entre 8 et 25 mm) varient en fonction de leurs zones d'implantation sur la paroi réfléchissante 321A du réflecteur 321. [0050] Ainsi, les ailettes 321C situées dans la partie inférieure de ce réflecteur 321 frappée par la majorité des rayons lumineux émis par la diode (et absorbant donc le plus de chaleur) sont nettement plus profondes et présentent un écartement moindre que celles implantées en partie supérieure de ce même réflecteur, de sorte à obtenir une surface d'échange nettement supérieure et donc une dissipation de chaleur plus importante dans cette partie inférieure. [0051] Selon des variantes de réalisation non représentées, les ailettes 321C du réflecteur 321 sont orientées différemment, ces dernières pouvant par exemple s'étendre suivant des plans longitudinaux verticaux (un tel agencement ayant toutefois pour inconvénient de complexifier les opérations de démoulage). [0052] Selon d'autres variantes de réalisation non représentés, tous les réflecteurs sont dotés d'ailettes de refroidissement telles que 321C. 8 [0053] D'une manière générale, on rappelle que la présente invention ne se limite pas aux formes de réalisation décrites et représentées, mais englobe toute variante d'exécution à la portée de l'homme du métier. 9 [Revendication 1] [Revendication 2] [Revendication 3] [Revendication 4] [Revendication 5] [Revendication 6] [Revendication 7] [Revendication 8] [Revendication 9] [Revendication 10]