Brevet FR3139617A1 — publié le 20240315

L’invention concerne un dispositif lumineux de véhicule automobile, comprenant un corps transparent (10) adapté à former un guide de lumière, ledit corps transparent s’étendant entre une première extrémité (12) adapté à recevoir un générateur de lumière (32) et une seconde extrémité (14) opposée présentant une surface libre (34), ladite seconde extrémité (14) étant adaptée à recevoir des rayons de lumière produits par ledit générateur de lumière (32) à ladite première extrémité (12), tandis que lesdits rayons de lumière se réfractent à ladite surface libre (34) ; et ledit corps transparent (10) est coudé en définissant une zone convexe (16), ladite zone convexe présentant une portion de surface plane (24) pour former à l’intérieur dudit corps transparent une surface de réflexion interne (25) adaptée à réfléchir vers ladite seconde extrémité (14), lesdits rayons de lumière produits par ledit générateur de lumière (32). Figure à publier avec l’abrégé : Fig. 1 Dispositif lumineux pour véhicule automobile La présente invention se rapporte à un dispositif lumineux pour véhicule automobile. Un domaine d’application envisagé de l’invention est notamment, mais non exclusivement, celui des modules de distribution de lumière situés à l’avant du véhicule et incluant les feux de route et/ou de croisement. Les dispositifs lumineux selon invention peuvent également être mis en œuvre à l’arrière des véhicules en tant que feux de signalisation. Ils peuvent aussi être utilisés en tant que feux clignotants. Des modules de distribution de lumière connus comprennent un miroir parabolique et un dispositif de production de lumière ajusté sensiblement au foyer du miroir parabolique. Le dispositif de production de lumière peut être une lampe à incandescence ou bien, des diodes électroluminescentes plus économes en énergie. De tels modules de distribution de lumière peuvent être relativement encombrants, alors que l’on recherche des dispositifs les plus compacts possible. De surcroît, leur efficacité lumineuse peut apparaître comme étant modeste au regard des contraintes qui pèsent sur les fabricants pour optimiser la consommation d’énergie des véhicules automobiles. Aussi, il a pu être imaginé d’insérer différents éléments optiques, par exemple des lentilles afin d’améliorer la compacité des modules de distribution de lumière. De tels éléments optiques présentent l’inconvénient, non seulement de réduire l’efficacité lumineuse, mais aussi d’augmenter le coût des dispositifs lumineux, à la fois à cause de la mise en œuvre de pièces supplémentaires, et aussi à cause des coûts de main-d’œuvre additionnels. Par ailleurs, les dispositifs lumineux ainsi élaborés peuvent présenter un aspect esthétique défavorable. Aussi, un problème qui se pose et que vise à résoudre la présente invention est de fournir un dispositif lumineux qui non seulement présente une bonne efficacité lumineuse, mais aussi, qui soit esthétique et peu coûteux. Dans le but de résoudre ce problème, il est proposé un dispositif lumineux de véhicule automobile, comprenant un corps transparent adapté à former un guide de lumière, ledit corps transparent s’étendant entre une première extrémité adapté à recevoir un générateur de lumière et une seconde extrémité opposée présentant une surface libre, ladite seconde extrémité étant adaptée à recevoir des rayons de lumière produits par ledit générateur de lumière à ladite première extrémité, tandis que lesdits rayons de lumière se réfractent à ladite surface libre ; et en ce que ledit corps transparent est coudé en définissant une zone convexe, ladite zone convexe présentant une portion de surface plane pour former à l’intérieur dudit corps transparent une surface de réflexion interne adaptée à réfléchir vers ladite seconde extrémité, lesdits rayons de lumière produits par ledit générateur de lumière. Ainsi, une caractéristique de l’invention réside dans la mise en œuvre d’un corps transparent coudé permettant le guidage des rayons lumineux, à partir d’une source lumineuse ou, générateur de lumière, sans perte lumineuse. Le générateur de lumière est installé à la première extrémité du corps transparent, tandis que la seconde extrémité du corps transparent débouche dans la surface extérieure du véhicule automobile. À tout le moins, la surface libre de la seconde extrémité de corps transparent vient à l’affleurement de la surface extérieure du véhicule automobile. De la sorte, les rayons lumineux émis au niveau du générateur de lumière sont guidés dans le corps transparent coudé sans atténuation et sont réfractés à la surface libre. Comme on l’expliquera plus en détail ci-après, le corps transparent coudé permet de juxtaposer une pluralité de corps transparent et ainsi de réaliser un dispositif lumineux apte à guider plusieurs faisceaux lumineux de différentes natures ou de différentes couleurs. Selon un mode de mise en œuvre de l’invention particulièrement avantageux, ledit générateur de lumière est agencé à ladite première extrémité dudit corps transparent de manière à ce que lesdits rayons de lumière s’étendent selon une même direction de collimation inclinée d’un premier angle inférieur à 50° par rapport à ladite surface de réflexion interne. Autrement dit, la direction de collimation est inclinée par rapport à la normale à la surface de réflexion interne d’un angle supérieur à 40°. Cet angle varie en fonction de la nature du matériau et plus précisément de son indice de réfraction. Le corps transparent est réalisé préférentiellement en Polycarbonate ou en Polyméthacrylate de méthyle dont les indices de réfraction sont respectivement, 1,52 et 1,48. Par conséquent, pour obtenir une réflexion totale des rayons de lumière sur la surface de réflexion interne, la direction de collimation doit être inclinée par rapport à la surface de réflexion interne d’un angle inférieur à 48° et 45’ respectivement d’un angle inférieur à 47° et 9’. Ces valeurs résultent directement des lois de la réfraction de Snell-Descartes, lesquels sont établis par rapport à la normale à la surface de réflexion. Autrement dit, pour obtenir une réflexion totale, la direction de collimation doit être inclinée, par rapport à la normale à la surface de réflexion interne, d’un angle supérieur à 41° et 15’ et respectivement d’un angle supérieur à 42° et 51’. Ainsi, puisque les rayons lumineux sont totalement réfléchis et qu’il n’y a aucune perte par réfraction, l’énergie lumineuse est entièrement transmise vers la seconde extrémité et sa surface libre. En outre, les rayons de lumière réfléchis par ladite surface de réflexion interne sont aptes à s’étendre vers ladite seconde extrémité selon une même direction de réflexion inclinée par rapport à ladite surface de réflexion interne d’un second angle identique audit premier angle. Autrement dit, les rayons de lumière réfléchis le sont selon une direction inclinée par rapport à la normale à la surface de réflexion interne, d’un angle identique formé par le rayon incident avec la même normale. Aussi, ladite première extrémité dudit corps transparent présente une première surface parabolique de révolution d’un premier axe de révolution. Préférentiellement, ladite direction de collimation est sensiblement parallèle audit premier axe de révolution. Partant, en plaçant une source lumineuse au foyer de la surface parabolique, lequel est situé à l’intérieur de la première extrémité du corps transparent, on obtient un collimateur duquel les rayons de lumière sont orientés parallèlement les uns aux autres selon la direction de collimation. Aussi, avantageusement, ladite première extrémité présente une cavité axiale adaptée à recevoir ledit générateur de lumière. Et de préférence, la cavité axiale est ménagée de manière à déboucher axialement à l’extérieur de la première extrémité du corps transparent et elle s’étend jusqu’au foyer de la surface parabolique pour pouvoir y porter la source lumineuse. Avantageusement, on insère à l’intérieur de la cavité axiale, une diode électroluminescente comme générateur de lumière. En outre, ladite surface libre de ladite seconde extrémité dudit corps transparent présente avantageusement une seconde surface parabolique de révolution d’un second axe de révolution. En outre, ladite direction de réflexion est préférentiellement sensiblement parallèle audit second axe de révolution. De la sorte, les rayons de lumière réfractés à la surface libre convergent vers le foyer extérieur de la seconde extrémité du corps transparent. Selon un autre mode de réalisation, la seconde extrémité du corps transparent présente une seconde surface cylindrique. Selon encore un autre mode de réalisation, ladite seconde surface est sphérique. Elle peut également être asphérique. Selon un autre mode de mise en œuvre, ladite surface libre de ladite seconde extrémité dudit corps transparent est plane. Et préférentiellement, ladite direction de réflexion est sensiblement perpendiculaire à ladite surface libre. De la sorte, les rayons de lumière réfléchis, viennent s’étendre perpendiculairement à la surface libre et ainsi, ne subissent aucune diffraction D’autres particularités et avantages de l’invention ressortiront à la lecture de la description faite ci-après de modes de réalisation particuliers de l’invention, donnés à titre indicatif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels : est une vue schématique en coupe axiale de l’objet de l’invention selon un premier mode de mise en œuvre ; et, est une vue schématique en coupe axiale de l’objet de l’invention selon un deuxième mode de mise en œuvre. La montre un corps transparent 10 s’étendant d’une première extrémité 12 jusqu’à une seconde extrémité 14. Il est coudé et présente une zone convexe 16 opposée à une zone concave 18. Aussi, le corps transparent 10 illustré sur la présente une première partie 20 de forme générale cylindrique et de section droite rectangulaire. La première partie 20 s’étend longitudinalement selon un premier axe A, de la première extrémité 12 jusqu’aux zones convexe 16 et concave 18. Le premier axe A est défini par les points de croisement des diagonales des sections droites de la première partie 20. Le corps transparent 10 présente une seconde partie 22 également de forme générale cylindrique de section droite rectangulaire, et s’étendant longitudinalement selon un second axe B des zones convexe 16 et concave 18 jusqu’à la seconde extrémité 14. Le second axe B est également défini par les points de croisement des diagonales des sections droites de la seconde partie 22. On observera que le premier axe de symétrie A de la première partie 20 et le second axe de symétrie B de la seconde partie 22 se coupent et forment ensemble un angle sensiblement égal à 120°. Le corps transparent 10 est réalisé, selon l’exemple de mise en œuvre présenté ici, par moulage d’un matériau polymère transparent et en l’espèce de Polyméthacrylate de méthyle. Ce matériau est aisément moulable et il présente un indice de réfraction de 1,48. En outre, et c’est une particularité de l’invention, dans la zone convexe 16 le corps transparent 10 présente une portion de surface plane 24 qui vient délimiter en sifflet à la fois la première partie 20 et la seconde partie 22. La portion plane 24 définit une surface de réflexion interne 25 et un plan P, sur lequel les premier A et second B axes de symétrie se rejoignent en un point C. En outre, la portion de surface plane 24 est définie de manière à ce que le premier axe de symétrie A soit incliné d’un premier angle â avec le plan P inférieur à 48° et 45’, et de façon à ce que le second axe de symétrie B soit incliné d’un second angle û, sensiblement égal au premier angle â. Le premier angle â, de l’exemple illustré sur la mesure 30°. On expliquera, dans la suite de la description l’intérêt d’une telle surface plane 24. Par ailleurs, la première extrémité 12 du corps transparent 10 présente une première surface externe parabolique 26 d’axe de révolution S1 confondu avec le premier axe de symétrie A. Aussi, la première extrémité 12 présente une cavité axiale débouchante 28 et s’étendant selon l’axe de révolution S1 au moins jusqu’au foyer 30 de la surface externe parabolique 26. Le corps transparent 10 est alors équipé d’une diode électroluminescente 32 logée à l’intérieur de la cavité 28 au voisinage du foyer 30. À l’opposé, la seconde extrémité 14 présente une surface libre formant une seconde surface externe cylindrique 34, par exemple, cylindrique parabolique. Ainsi, le corps transparent 10 peut être installé dans un dispositif lumineux apte à être monté dans un véhicule automobile de manière à ce que, la seconde surface externe cylindrique 34 de la seconde extrémité 14, débouche dans la paroi du véhicule automobile, par exemple à l’arrière, tandis que la première extrémité 12 équipée de sa diode électroluminescente 32 alimentée, est masquée. Au surplus, le corps transparent 10 est agencé de manière à ce que le second axe de symétrie B s’étende sensiblement perpendiculairement à la portion de paroi du véhicule dans laquelle la seconde extrémité 14 débouche. Selon un autre mode de mise en œuvre, non représenté, la seconde surface externe est plane et elle est perpendiculaire au second axe de symétrie B. On décrira à présent le fonctionnement du dispositif lumineux lorsque la diode électroluminescente 32 est alimentée. Ainsi, lorsque la diode électroluminescente 32 émet un rayonnement lumineux, les rayons sont émis dans toutes les directions à l’intérieur de la première extrémité 12. Les rayons émis dans l’axe de la cavité 28 sont réfractés et collimatés selon le premier axe de symétrie A. Les rayons émis contre les parois latérales de la cavité 28 ne sont pas collimatés mais ils se réfléchissent sur la surface parabolique 26 et sont reflétés parallèlement entre eux parallèlement au premier axe de symétrie A de la première partie 20. Ainsi, la première partie 20 équipée de la diode électroluminescente 32 constitue un collimateur, les rayons lumineux qu’il produit constituent alors des rayons incidents 35 parallèles entre eux et venant former un angle voisin du premier angle â, avec la surface de réflexion 25 formée par la portion plane 24 du corps transparent 10. Aussi, chacun des rayons incidents 35 forme un angle de 90°- â avec une droite parallèle à la normale N à la surface de réflexion interne 25. Et chacun des rayons incidents 35 se réfléchit intégralement à ladite surface de réflexion 25, en formant un rayon réfléchi 36. Et chacun des rayons réfléchis 36 forme un angle de 90°- û égal à 90°- â avec une droite parallèle à la normale N. Partant, on obtient une pluralité de rayons réfléchis 36 s’étendant globalement dans la même direction, qui se propagent dans la seconde partie 22 et se réfractent à la surface externe parabolique 34. Les rayons réfléchis 36 s’étendent avec des angles de dispersion par rapport au second axe de symétrie B permettant de distribuer la lumière. On observera que la droite normale N à la surface de réflexion 25 est une bissectrice de l’angle formé par les premier A et second B axes de symétrie. Et grâce à la géométrie de la surface libre, et partant de la surface externe cylindrique parabolique 34, les rayons lumineux réfractés 38 convergent en un point F’. Par ailleurs, compte tenu de l’angle des rayons incidents 35 avec la surface de réflexion interne 25, cette dernière constitue un parfait miroir et aucun des rayons incidents 35 n’est réfracté. Autrement dit, l’intégralité des rayons incidents 35 est réfléchie. On obtient de la sorte une distribution de lumière cohérente, sans atténuation et avec une grande efficacité lumineuse. On se référera à présent à la , illustrant l’invention selon un second mode de mise en œuvre. Les éléments identiques à l’objet de la figure présenteront les mêmes références affectées d’un signe prime : « ‘ ». La montre un autre corps transparent 10’ s’étendant d’une première extrémité 12’ jusqu’à une seconde extrémité 14’. Il est également coudé, d’une plus grande amplitude que le corps transparent 10 de la et il présente une zone convexe 16’ opposée à une zone concave 18’. Il présente une première partie 20’ de forme générale cylindrique de section droite rectangulaire et de première axe A’, s’étendant longitudinalement de la première extrémité 12’ jusqu’aux zones convexe 16’ et concave 18’. Aussi, il présente une seconde partie 22’ également de forme générale cylindrique rectangulaire d’un second axe B’, et s’étendant longitudinalement des zones convexe 16’ et concave 18’ jusqu’à la seconde extrémité 14’. Dans ce deuxième mode de mise en œuvre, le premier axe de symétrie A’ et le second axe de symétrie B’ se coupent en formant ensemble un angle supérieur ou égal à deux fois l’angle critique de réflexion totale interne suivant le matériau. Le corps transparent 10’ est réalisé par moulage en Polycarbonate. Partant, l’angle précité est supérieur à deux fois 41°15’. Il présente, dans la zone convexe 16’ une portion de surface plane 24’ qui vient délimiter en sifflet à la fois la première partie 20’ et la seconde partie 22’. La portion plane 24’ définit une surface de réflexion interne 25’ et un plan P’, sur lequel les premier A’ et second B’ axes de symétrie se rejoignent en un point C’. Aussi, la portion de surface plane 24’ est définie de manière à ce que le premier axe de symétrie A’ soit incliné d’un premier angle â’ avec le plan P’ inférieur à 48° et 45’, et de façon à ce que le second axe de symétrie B’ soit incliné d’un second angle û’, sensiblement égal au premier angle â’. Le premier angle â’, de l’exemple illustré sur la mesure 47°. Par ailleurs, la première extrémité 12’ du corps transparent 10’ présente une première surface externe parabolique 26’ d’axe de révolution S1’ confondu avec le premier axe de symétrie A’. Aussi, la première extrémité 12’ présente une cavité axiale débouchante 28’ et s’étendant selon l’axe de révolution S1 au moins jusqu’au foyer 30’ de la surface externe parabolique 26’. Le corps transparent 10’ est apte à recevoir une diode électroluminescente logée à l’intérieur de la cavité 28’ au voisinage du foyer 30’. À l’opposé, la seconde extrémité 14’ présente une surface libre formant une seconde surface externe cylindrique 34’. De la même façon, le corps transparent 10’ peut être installé dans un dispositif lumineux apte à être monté dans un véhicule automobile de manière à ce que, la seconde surface externe parabolique 34’ de la seconde extrémité 14’, débouche dans la paroi du véhicule automobile, tandis que la première extrémité 12’ équipée de sa diode électroluminescente, est masquée. Ainsi, lorsqu’un rayonnement lumineux est émis par une diode électroluminescente à l’intérieur de la cavité axiale 28’, grâce à la première surface parabolique 26’, les rayons lumineux sont essentiellement réfléchis parallèlement entre eux et aussi parallèles au premier axe de symétrie A’ de la première partie 20’. Ainsi, les rayons lumineux produits constituent des rayons incidents 35’ parallèles entre eux et venant former un angle voisin du premier angle â’, avec la surface de réflexion 25’ formée par la portion plane 24’ du corps transparent 10’. Aussi, chacun des rayons incidents 35’ forme un angle de 90°- â avec une droite parallèle à la normale N’ à la surface de réflexion interne 25’. Et chacun des rayons incidents 35’ se réfléchit intégralement à ladite surface de réflexion 25, en formant un rayon réfléchi 36’. Et chacun des rayons réfléchis 36’ forme un angle de 90°- û égal à 90°- â avec une droite parallèle à la normale N’. Partant, on obtient une pluralité de rayons réfléchis 36’ orientés dans la même direction et qui se propagent dans la seconde partie 22’ et se réfractent à la surface externe parabolique 34’. Compte tenu de l’angle des rayons incidents 35’ avec la surface de réflexion interne 25’, cette dernière constitue également un parfait miroir et aucun des rayons incidents 35’ n’est réfracté. Autrement dit, l’intégralité des rayons incidents 35’ est réfléchie. On obtient de la sorte une distribution de lumière cohérente, sans atténuation et avec une grande efficacité lumineuse. D’autres configurations sont envisagées et aussi, avec d’autres matériaux dont les indices de réfraction sont sensiblement différents. Dans tous les cas, on veillera à ce que l’angle des rayons incidents avec la surface de réflexion interne respecte les lois de Snell-Descartes pour pouvoir constituer un parfait miroir. Dispositif lumineux de véhicule automobile, caractérisé en ce qu’il comprend un corps transparent (10) adapté à former un guide de lumière, ledit corps transparent s’étendant entre une première extrémité (12) adapté à recevoir un générateur de lumière (32) et une seconde extrémité (14) opposée présentant une surface libre (34), ladite seconde extrémité (14) étant adaptée à recevoir des rayons de lumière produits par ledit générateur de lumière (32) à ladite première extrémité (12), tandis que lesdits rayons de lumière se réfractent à ladite surface libre (34) ; et en ce que ledit corps transparent (10) est coudé en définissant une zone convexe (16), ladite zone convexe présentant une portion de surface plane (24) pour former à l’intérieur dudit corps transparent une surface de réflexion interne (25) adaptée à réfléchir vers ladite seconde extrémité (14), lesdits rayons de lumière produits par ledit générateur de lumière (32). Dispositif lumineux selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit générateur de lumière (32) est agencé à ladite première extrémité (12) dudit corps transparent (10) de manière à ce que lesdits rayons de lumière s’étendent selon une même direction de collimation inclinée d’un premier angle (â) inférieur à 50° par rapport à ladite surface de réflexion interne (25). Dispositif lumineux selon la revendication 2, caractérisé en ce que les rayons de lumière réfléchis (36) par ladite surface de réflexion interne (25) sont aptes à s’étendre vers ladite seconde extrémité (14) selon une même direction de réflexion inclinée par rapport à ladite surface de réflexion interne (25) d’un second angle (û) identique audit premier angle (â). Dispositif lumineux selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite première extrémité (12) dudit corps transparent (10) présente une première surface parabolique (26) de révolution d’un premier axe de révolution S1. Dispositif lumineux selon les revendications 2 ou 3 et 4, caractérisé en ce que ladite direction de collimation est sensiblement parallèle audit premier axe de révolution S1. Dispositif lumineux selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite première extrémité présente une cavité axiale adaptée à recevoir ledit générateur de lumière. Dispositif lumineux selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ladite surface libre (34) de ladite seconde extrémité (14) dudit corps transparent (10) présente une seconde surface parabolique de révolution d’un second axe de révolution S2. Dispositif lumineux selon les revendications 3 et 7, caractérisé en ce que ladite direction de réflexion est sensiblement parallèle audit second axe de révolution S2. Dispositif lumineux selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ladite surface libre de ladite seconde extrémité dudit corps transparent (10) est plane. Dispositif lumineux selon les revendications 3 et 9, caractérisé en ce que ladite direction de réflexion est sensiblement perpendiculaire à ladite surface libre.