Brevet FR3124849A1 — publié le 20230106

L’invention concerne un système (1) de répartition de chaleur (1) d’une source de lumière (3) monolithique comprenant un radiateur (4), une plaque de conduction (2) comprenant un plateau (21) au contact du radiateur et une élévation (22) surélevée par rapport au plateau pour recevoir la source de lumière (3) monolithique, et un insert (5) de conduction entre l’élévation (22) de la plaque de conduction (2) et le radiateur (4). L’invention porte aussi sur un projecteur de véhicule comprenant un tel système (1). Figure pour l’abrégé : Figure 1 Système de répartition de chaleur d’une source de lumière monolithique L’invention concerne un système de répartition de chaleur pour module lumineux de véhicule automobile comprenant une source de lumière monolithique. L’invention porte aussi sur un module lumineux et un projecteur de véhicule comprenant un tel système de répartition de chaleur et un véhicule comprenant un tel projecteur. Les sources de lumière monolithiques sont des matrices d’éléments électroluminescents (appelée en anglais monolithic array) agencés selon au moins deux colonnes par au moins deux lignes. Dans une matrice monolithique, les éléments électroluminescents sont crûs depuis un substrat commun (par exemple du saphir ou de la silice) - sur lequel elles peuvent rester ou être transférées d’un bloc sur un autre support commun - et sont connectés électriquement de manière à être activables sélectivement, individuellement ou par sous-ensemble d’éléments électroluminescents. Ces sources de lumière monolithiques sont de plus en plus utilisées dans les projecteurs pour l’éclairage et la signalisation des véhicules automobiles. Cependant, la gestion de ces composants est critique. En effet, les sources de lumière chauffent vite et leur température critique de fonctionnement est vite atteinte. Afin de pallier cet inconvénient, on agence derrière ces sources de lumières un radiateur, permettant de répartir la chaleur produite. Cependant, le radiateur n’est parfois pas suffisant pour refroidir la source de lumière. De plus, la plupart des dispositifs surélèvent la source de lumière afin que la lumière émise ne soit pas bloquée par les composants adjacents, par exemple les circuits imprimés, ou tout simplement pour permettre la liaison électrique de la source de lumière avec les autres composants positionnés sur le circuit imprimé. Cette surélévation éloigne la source de lumière du radiateur et ne favorise pas une évacuation rapide de la chaleur. Le but de l’invention est de fournir un système de répartition de chaleur pour module lumineux remédiant aux inconvénients ci-dessus et améliorant les systèmes connus de l’art antérieur. En particulier, l’invention permet de réaliser un système de répartition de chaleur qui soit simple et fiable et qui permette l’évacuation rapide de la chaleur issue de la source de lumière monolithique. La présente invention concerne un système de répartition de chaleur pour module lumineux comportant une source de lumière monolithique, comprenant un radiateur et une plaque de conduction comportant un plateau au contact du radiateur et une élévation décalée par rapport au plateau, adaptée pour recevoir une source de lumière monolithique d’un module lumineux, r emarquable en ce qu’il comprend un insert de conduction disposé entre l’élévation de la plaque de conduction et le radiateur. Selon une caractéristique avantageuse de l’invention, l’insert de conduction comprend une section croissante depuis la plaque de conduction jusqu’au radiateur ou comprend une forme tronconique ; on améliore ainsi la dissipation en augmentant la portion en contact avec le radiateur. Selon une autre caractéristique, le radiateur comprend une cavité pour recevoir l’insert ; les surfaces d’échange entre l’insert et le radiateur sont ainsi améliorées. Selon une autre caractéristique avantageuse, la conductivité thermique de l’insert est supérieure à celle de la plaque de conduction ; on optimise ainsi le coût du système d’échange en limitant au nécessaire les matériaux les plus performant thermiquement. Par exemple, l’insert de conduction comprend du cuivre ou un alliage à base de cuivre. Selon un mode de réalisation, la plaque de conduction est réalisée par emboutissage. Par exemple, la plaque de conduction comprend de l’aluminium ou un alliage à base d’aluminium. Selon une autre caractéristique avantageuse, l’élévation de la plaque de conduction comprend un trou débouchant pour recevoir l’insert de conduction et l’insert de conduction est à fleur de la surface extérieure de la plaque de conduction à travers le trou débouchant de manière à pouvoir être en contact avec une source de lumière monolithique. On optimise ainsi avantageusement les transferts de chaleur depuis la source monolithique vers le radiateur. Les dessins annexés représentent, à titre d’exemple, un mode de réalisation d’un système de répartition de chaleur pour module lumineux selon l’invention. La représente une vue éclatée d’un système de répartition de chaleur pour module lumineux selon un mode de réalisation de l’invention. La représente un insert de conduction du système de répartition de chaleur pour module lumineux selon le mode de réalisation de l’invention. La représente une vue de profil du système de répartition de chaleur pour module lumineux selon le mode de réalisation de l’invention. La est une vue de coupe du système de répartition de chaleur pour module lumineux selon le mode de réalisation de l’invention. La est une vue de coupe du système de répartition de chaleur pour module lumineux selon une variante du mode de réalisation de l’invention. Pour simplifier la description, nous utiliserons l’adjectif « extérieur » pour désigner une orientation ou un positionnement du côté de l’émission d’un faisceau lumineux par la source de lumière du module lumineux, et l’adjectif « intérieur » pour une orientation ou un positionnement opposé. Un mode de réalisation du système de répartition de chaleur pour module lumineux est décrit ci-après en référence aux figures 1 à 5. Le système 1 de répartition de chaleur comprend un radiateur 4, une plaque de conduction 2 comprenant une élévation 22 et un insert 5 de conduction. L’insert 5 de conduction est agencé entre l’élévation 22 de la plaque de conduction 2 et le radiateur 4. Le système 1 de répartition de chaleur est conçu pour supporter une source de lumière 3 monolithique d’un module lumineux pour projecteur automobile. La plaque de conduction 2 comprend un plateau 21 plan et une élévation 22. Cette élévation 22 forme une surface positionnée dans un plan parallèle au plateau 21, décalé vers l’extérieur. La plaque de conduction 2 comprend une surface intérieure 23 en contact avec le radiateur 4 et une surface extérieure 25 de l’autre côté, sur laquelle sont agencés les composants permettant de remplir la fonction d’émission d’un faisceau lumineux. Notamment, la surface extérieure 25 du plateau 21 comprend une élévation 22 formant une surface de fixation d’une source de lumière 3 monolithique. Comme illustré sur la , l’élévation 22 permet de surélever la source de lumière 3 monolithique par rapport aux autres composants présents sur le plateau, par exemple, sur un circuit imprimé 6 positionné sur la surface extérieure 25 du plateau 21. Cet agencement permet de positionner la source de lumière 3 monolithique de sorte à permettre sa connexion électrique par des fils de connexion 7 entre des composants du circuit imprimé 6 et la source de lumière 3 monolithique. Cette connexion permet la commande et l’alimentation électrique de la source de lumière 3 monolithique. Elle permet aussi de ne pas gêner la propagation de la lumière émise grâce à la position de ladite source de lumière 3 sur l’élévation 22. En remarque, l’élévation 22 a une surface du même ordre que la surface de la source de lumière 3 monolithique, préférentiellement légèrement supérieure. Selon le mode de réalisation, le plan de la surface extérieure de l’élévation 22 et le plan de la surface extérieure 25 du plateau 21 sont éloignés d’une distance D de quelques millimètres, notamment comprise entre 0mm et 5mm. L’élévation 22 s’étend sur une longueur ou un diamètre compris entre 10mm et 30mm, préférentiellement compris entre 8mm et 22 mm, et/ou une largeur comprise entre 8mm et 15mm. La plaque de conduction 2 est préférentiellement une plaque réalisée par emboutissage. L’élévation 22 est alors obtenue par cet emboutissage. La plaque de conduction 2 permet de conduire une partie de la chaleur produite par la source de lumière 3 monolithique. Préférentiellement, la plaque de conduction 2 comprend ou est constituée d’aluminium ou d’un alliage à base d’aluminium. La plaque de conduction 2 comprend une épaisseur comprise entre 0.5mm et 5mm, préférentiellement comprise entre 1mm et 3mm. Le radiateur 4 comprend une surface de réception ou embase 42. Cette embase 42 est en contact avec la surface intérieure 23 du plateau 21 de la plaque de conduction 2. Le radiateur 4 comprend, en outre, des ailettes de convection 41. Ces ailettes de convection 41 s’étendent vers l’intérieur depuis l’embase 42. De cet agencement, il ressort qu’il existe un espace entre la plaque de conduction 2 et l’embase 42 du radiateur 4 au niveau de l’élévation 22. Un insert 5 de conduction est agencé dans cet espace pour améliorer l’évacuation de la chaleur produite par la source de lumière 3 monolithique, en direction du radiateur 4. Plus précisément, l’insert 5 conduit la chaleur vers le radiateur 4, puis cette chaleur est répartie depuis l’embase 42 du radiateur 4 vers les ailettes de convection 41, pour son évacuation. Les ailettes de convection 41 sont refroidies par convection par un gaz, notamment de l’air. Le système 1 de répartition de chaleur peut optionnellement comprendre un dispositif de ventilation forcée pour imposer un flux d’air au niveau des ailettes de convexion 41 et accélérer leur refroidissement. Le radiateur 4 peut comprendre ou être constitué d’aluminium ou d’un alliage à base d’aluminium. Selon le mode de réalisation, l’embase 42 du radiateur 4 comprend une cavité 43 pour recevoir l’insert 5. La cavité 43 est creusée dans l’embase 42 sur une profondeur d’au moins 3.5mm ou entre 2mm et 4mm. Cette cavité 43 permet avantageusement de diminuer la distance entre l’insert 5 et les ailettes 41 du radiateur 4. Cette architecture optimise l’évacuation de chaleur par l’insert 5. L’insert 5 de conduction est disposé entre l’élévation 22 de la plaque de conduction 2 et le radiateur 4. Plus précisément, l’insert 5 est disposé entre la surface intérieure 23 de la plaque de conduction 2 et le radiateur 4, plus précisément l’embase 42, optionnellement au sein d’une cavité 43 de l’embase 42. Selon le mode de réalisation, l’insert 5 comprend une conductivité thermique supérieure à la conductivité thermique de la plaque de conduction 2. L’insert 5 comprend une conductivité thermique supérieure à la conductivité thermique du radiateur 4 ou de la surface de réception 42 du radiateur 4. Préférentiellement, l’insert 5 comprend ou est constitué de cuivre ou d’un alliage à base de cuivre. Comme illustré sur la , l’insert 5 comprend une partie intérieure 52 destinée à être en contact avec l’embase 42 du radiateur 4 et une surface extérieure 53, destinée à venir à proximité de la source de lumière 3 monolithique. Dans ce mode de réalisation, la surface extérieure 53 de l’insert 5 est destinée à être en contact avec la surface intérieure 23 de la plaque de conduction 2 au niveau de l’élévation 22. Les parties intérieure 52 et extérieure 53 s’étendent dans des plans parallèles entre eux, et parallèles au plateau 21 et à l’embase 42. Elles présentent une périphérie annulaire. L’insert 5 comprend une portion centrale 51 s’étendant entre la surface extérieure 53 et la partie intérieure 52. La portion centrale 51 comprend une section croissante depuis la surface extérieure 53 vers la partie intérieure 52, en considérant les sections dans des plans parallèles au plateau 21. Cette augmentation de la section permet avantageusement, outre sa conduction de chaleur, de répartir la chaleur venant de source de lumière 3 monolithique par la surface extérieure 53. La portion centrale 51 est préférentiellement en forme de tronc de cône. La partie intérieure 52 de l’insert 5 est insérée dans la cavité 43 du radiateur 4. En complément, la partie intérieure 52 peut aussi être en contact avec les côtés de la cavité 43 du radiateur 4 par sa surface latérale 54. Une telle conception permet d’augmenter la surface de contact entre l’insert 5 et l’embase 42 du radiateur 4. En variante, l’insert 5 peut comprendre toute autre forme de section croissante, par exemple en pyramide à étage à base carrée, rectangulaire ou ovale. Avantageusement, il comprend une portion centrale 51 agencée autour d’un volume intérieur creux, pour minimiser la quantité de matière et son poids. Cette portion centrale 51 peut prendre différentes formes, être discontinue, comprendre des fenêtres ou découpes, etc. Une variante du mode de réalisation du système 1 de répartition de chaleur est décrite ci-après en référence à la . Dans ce mode de réalisation, la plaque de conduction 2 comprend un trou débouchant 24 au niveau de l’élévation 22. Ce trou débouchant 24 permet de faire passer l’insert 5 à travers ce trou de manière à ce que l’insert 5 soit directement au contact de la source de lumière 3 monolithique. La source de lumière 3 monolithique est fixée sur l’élévation 22 au niveau de sa circonférence latérale de manière à recouvrir le trou débouchant 24. La surface du trou débouchant 24 est préférentiellement inférieure à la surface de la source de lumière 3 monolithique. La source de lumière 3 monolithique peut alors être déposée sur les bords 26 de la surface extérieure 25 de l’élévation 22 autour du trou débouchant 24. Comme illustré sur la , l’insert 5 de conduction est ainsi agencé directement entre la source de lumière 3 monolithique et le radiateur 4. La surface extérieure 53 de l’insert 5 passe à travers le trou débouchant 24. La surface extérieure 53 de l’insert 5 est à fleur de la surface extérieure 25 de l’élévation 22 de la plaque de conduction 2. L’invention porte également sur un module lumineux comprenant un système 1 de répartition de chaleur tel que décrit précédemment. Le module lumineux comporte ainsi une source de lumière 3 monolithique qui est disposée sur l’élévation 22 de la plaque de conduction 2 du système 1 de répartition de chaleur. Elle porte aussi sur un projecteur 10, notamment un projecteur pour véhicule automobile, comprenant au moins un tel module lumineux. Le projecteur 10 peut en outre comprendre un ou plusieurs circuits imprimés 6 disposés sur le plateau 21 d’une plaque de conduction 2. La source de lumière 3 monolithique peut comprendre une ou plusieurs diodes électroluminescentes de type monolithique. L’invention porte enfin sur un véhicule automobile comprenant au moins un projecteur comprenant un module lumineux tel que décrit. Système (1) de répartition de chaleur pour module lumineux comportant une source de lumière (3) monolithique, comprenant un radiateur (4) et une plaque de conduction (2) comportant un plateau (21) au contact du radiateur (4) et une élévation (22) décalée par rapport au plateau (21), adaptée pour recevoir une source de lumière (3) monolithique d’un module lumineux, caractérisé en ce qu’il comprend un insert (5) de conduction disposé entre l’élévation (22) de la plaque de conduction (2) et le radiateur (4). Système (1) de répartition de chaleur selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l’insert (5) de conduction comprend une section croissante depuis la plaque de conduction (2) jusqu’au radiateur (4) ou comprend une forme tronconique Système (1) de répartition de chaleur selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le radiateur (4) comprend une cavité (43) pour recevoir l’insert (5). Système (1) de répartition de chaleur selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la conductivité thermique de l’insert (5) est supérieure à celle de la plaque de conduction (2). Système (1) de répartition de chaleur selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la plaque de conduction (2) est réalisée par emboutissage. Système (1) de répartition de chaleur selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la plaque de conduction (2) comprend de l’aluminium ou un alliage à base d’aluminium. Système (1) de répartition de chaleur selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’élévation (22) de la plaque de conduction (2) comprend un trou débouchant (24) pour recevoir l’insert (5) de conduction et en ce que l’insert (5) de conduction est à fleur de la surface extérieure (25) de la plaque de conduction (2) à travers le trou débouchant (24) de manière à pouvoir être en contact avec une source de lumière (3) monolithique. Module lumineux comportant une source de lumière (3) monolithique, caractérisé en ce qu’il comprend un système (1) de répartition de chaleur selon l’une des revendications précédentes, et en ce que la source de lumière (3) monolithique est disposée sur l’élévation (22) de la plaque de conduction (2) du système (1) de répartition de chaleur. Projecteur pour véhicule automobile, caractérisé en ce qu’il comprend au moins un module lumineux selon la revendication précédente.