[0001] L'invention est relative à un procédé de construction d'un module de projecteur lumineux
donnant au moins un faisceau à coupure, pour véhicule automobile, du genre de ceux
qui comportent une lentille et une source lumineuse disposée en arrière de la lentille
dont elle est séparée par de l'air, la source lumineuse comprenant au moins une diode
électroluminescente.
[0002] Les diodes électroluminescentes, désignées par la suite en abrégé par « LED » ou
« diode », délivrent des flux lumineux relativement limités, de l'ordre de 100 lumens.
Aussi, pour réaliser des fonctions d'éclairage pour véhicule automobile et obtenir
le flux lumineux nécessaire, il faut utiliser plusieurs diodes : par exemple, pour
un projecteur de type code, il est fréquent de prévoir une dizaine de diodes, ou plus,
et autant de modules à une seule diode. Il en résulte un aspect pixellisé ou pointilliste
du projecteur, qui n'est pas souhaité. La surface externe du projecteur peut présenter
des discontinuités dans les zones de jonction des modules juxtaposés, ce qui n'est
pas non plus souhaité. Les rayons de courbure de cette surface externe ne sont généralement
pas adaptés à ceux des parties de carrosserie voisines, ce qui ne convient pas au
style. La fusion des faisceaux lumineux des différents modules demande en outre à
être améliorée.
[0003] L'invention a pour but, notamment, de créer un module de projecteur lumineux à lentille
pouvant être assemblé de manière continue en aspect éteint à des modules voisins,
et permettant de créer des faisceaux lumineux contrôlés, sans contrainte de rayon
de courbure sur la surface de sortie de la pièce globale formant le projecteur. De
préférence, le module à lentille doit pouvoir fournir des formes complexes de coupure
du faisceau.
[0004] Elle a également pour but l'obtention d'un module à LED et lentille qui soit adaptable
en vue de fournir différents types de faisceau, notamment des faisceaux, ou des portions
de faisceau à coupure plate ou oblique, comme les faisceaux de code ou les faisceaux
dits faisceaux autoroute (ou « motorway » en anglais).
[0005] Selon un premier mode de réalisation de l'invention, le procédé de construction d'un
module de projecteur lumineux pour véhicule automobile, du genre défini précédemment,
est tel que l'on choisit la surface de sortie de la lentille de manière qu'elle puisse
se raccorder suivant une surface lisse et continue avec les surfaces de sortie de
modules voisins similaires, et que l'on détermine la surface d'entrée de la lentille
de manière à obtenir la coupure du faisceau lumineux, sans utiliser un cache occultant.
[0006] On comprend dans le cadre de l'invention par « cache occultant » un cache qui intercepte
la lumière qui l'atteint pour l'essentiel par absorption (par opposition à un élément
réfléchissant la lumière notamment).
[0007] On comprend dans le cadre de l'invention par « modules similaires » des modules dont
l'aspect extérieur est similaire, et qui comprennent également une lentille et au
moins une diode électroluminescente, mais qui peuvent générer soit un faisceau à coupure
soit un faisceau sans coupure (de type route).
[0008] Ces modules similaires peuvent aussi être des modules comme définis plus haut mais
équipés d'au moins une diode électroluminescente émettant pour l'essentiel dans l'infra-rouge
et non pas dans le visible, ceci notamment pour permettre d'émettre un faisceau infra-rouge
de distribution sans coupure de type route pour une aide à la conduite de nuit.
[0009] Selon un second mode de réalisation de l'invention, qui peut s'ajouter au précédent,
l'invention a pour objet un procédé de construction d'un module de projecteur lumineux
donnant un faisceau à coupure, pour véhicule automobile, comportant une lentille et
une source lumineuse disposée en arrière de la lentille dont elle est séparée par
de l'air, la source lumineuse étant formée par au moins une diode électroluminescente.
Le procédé est tel qu'on choisit la surface de sortie de la lentille et on détermine
la surface d'entrée de la lentille en s'appuyant sur une génératrice horizontale,
de manière à obtenir la coupure du faisceau lumineux émis par le module sans utiliser
un cache occultant, et avec une répartition horizontale contrôlée dudit faisceau lumineux.
[0010] On comprend, dans tout le reste du texte, les termes bas, haut, horizontaux, verticaux
comme faisant référence aux positionnements du module ou du projecteur dans leur position
de montage dans le véhicule.
[0011] De préférence, on choisit la surface de sortie de la lentille comme étant substantiellement
cylindrique ou torique, la section de la surface de sortie de la lentille par un plan
vertical parallèle à l'axe optique étant convexe vers l'avant.
[0012] On peut choisir la ou les courbure(s) de la surface de sortie de la lentille sensiblement
égale à la ou aux courbure(s) des parois qui entourent le module.
[0013] Pour la construction d'un module comportant un réflecteur ellipsoïdal et une plieuse,
la surface de sortie est avantageusement choisie comme étant celle d'un cylindre de
révolution dont la section par un plan vertical passant par l'axe optique est un arc
de cercle convexe vers l'avant, et la surface d'entrée est construite pour être stigmatique
entre le second foyer du réflecteur ellipsoïdal et l'infini.
[0014] Pour la construction d'un module avec diode en vue directe de la lentille, la surface
de sortie est généralement choisie torique, d'axe de révolution vertical, et on construit
la surface d'entrée de manière à créer une coupure horizontale.
[0015] L'invention est également relative, selon un premier mode de réalisation du module,
à un module de projecteur pour véhicule automobile comportant une lentille et, en
arrière de la lentille, une source lumineuse séparée de la lentille par de l'air et
formée par au moins une diode électroluminescente, ce module étant tel que la surface
de sortie de la lentille est entièrement convexe vers l'avant et est telle qu'elle
peut se raccorder suivant une surface lisse et continue avec les surfaces de sortie
de lentilles de modules voisins similaires, et la surface d'entrée de la lentille
est définie de manière que le module donne un faisceau lumineux à coupure sans intervention
d'un cache occultant, notamment vertical.
[0016] Elle est également relative, selon un second mode de réalisation du module (qui peut
éventuellement s'ajouter au premier) à un module de projecteur lumineux donnant un
faisceau à coupure, pour véhicule automobile, comportant une lentille et une source
lumineuse disposée en arrière de la lentille dont elle est séparée par de l'air, la
source lumineuse comprenant au moins une diode électroluminescente, tel que la surface
de sortie de la lentille est entièrement convexe vers l'avant, et la surface d'entrée
(Ae1-Ae5) de la lentille est définie en s'appuyant sur une génératrice horizontale,
de manière à ce que le module donne un faisceau lumineux à coupure sans intervention
d'un cache occultant, notamment vertical, et avec une répartition horizontale.
[0017] Selon une variante de ce second mode de réalisation, la surface d'entrée (Ae6) de
la lentille est calculée de manière à ce qu'une famille de rayons lumineux, dits rayons
limites, issus de l'émetteur de la source lumineuse, émergent de la lentille de sorte
qu'ils soient tous normaux, aux points où ils la rencontrent, à une surface, dite
surface d'onde de sortie, cylindrique, de génératrices verticales et de section droite
quelconque (le choix d'une section droite ou plus généralement d'une directrice de
la surface d'onde de sortie permet contrôler la répartition horizontale de l'énergie
dans le faisceau et remplace ici le choix de la « courbe génératrice » de la variante
précédente). Les rayons limites sont choisis de manière à ce que tous les autres rayons
lumineux issus de la source atteignant la face d'entrée de la lentille au même point
qu'eux émergent de la face de sortie (As6) avec un vecteur directeur de composante
verticale négative ou nulle. De cette façon, le faisceau engendré possède une ligne
de coupure horizontale et toutes les images de l'émetteur rencontrent cette ligne
limite à l'infini en un point. Dans cette seconde variante (désignée ultérieurement
par IIβ), la surface d'entrée de lentille est en général discontinue, les points (nommés
foyers) de l'émetteur dont sont issus les rayons limites étant différents selon que
le point d'émergence du rayon limite à la surface de la source atteint la face d'entrée
de la lentille en un point situé au dessus ou au dessous (suivant l'axe vertical z)
de lui. Il va de soi que la pièce physique comporte une surface continue constituée
des surfaces hautes et basses mentionnées ci-dessus et d'une surface de liaison, idéalement
réglée, à génératrices parallèles à l'axe optique, et, en pratique, aux génératrices
inclinées par rapport à cet axe de manière à permettre le démoulage de la lentille.
[0018] L'avantage de la variante IIβ réside dans la possibilité de calculer la surface de
sortie (en deux parties) directement (une équation pour chaque point, indépendante
des points voisins) et non de proche en proche, ce qui provoque la propagation des
erreurs de calculs et éventuellement des oscillations numériques. En outre, le choix
de la surface d'onde de sortie impose précisément la direction du rayon le plus montant
de chaque image en fonction de son point d'émergence à la surface de sortie de la
lentille, alors que la « courbe génératrice » de la variante précédente ne constitue
qu'une des conditions aux limites pour un système d'équations aux dérivées partielles
et, si elle permet en effet de contrôler la répartition horizontale de l'énergie,
ne peut être directement reliée à la position horizontale d'une image issue d'un point
donné de la surface de sortie.
[0019] La surface de sortie de la lentille peut être cylindrique ou torique, la section
de la surface de sortie de la lentille par un plan vertical parallèle à l'axe optique
étant convexe vers l'avant.
[0020] La ou les courbure(s) de la surface de sortie de la lentille peut être sensiblement
égale à la ou aux courbure(s) des parois qui entourent le module sur le véhicule.
[0021] Le module de projecteur lumineux peut comporter un réflecteur ellipsoïdal et une
plieuse, auquel cas la surface de sortie est avantageusement choisie comme étant celle
d'un cylindre de révolution dont la section par un plan vertical passant par l'axe
optique est un arc de cercle convexe vers l'avant, et la surface d'entrée est construite
pour être stigmatique entre le second foyer du réflecteur ellipsoïdal et l'infini.
[0022] La forme du bord de la plieuse peut être prévue pour que le faisceau lumineux présente
une coupure en V.
[0023] Le bord de la plieuse peut présenter une déformation en vallée pour compenser, en
partie, les aberrations de la lentille.
[0024] Le bord de la plieuse peut présenter de part et d'autre du plan vertical passant
par l'axe optique deux bosses reliées par une partie en cuvette pour constituer un
module additionnel pour un code autoroute, renforçant la lumière dans l'axe au-dessous
de l'horizontale.
[0025] Avantageusement, la surface d'entrée est telle que le chemin optique est constant
du foyer externe du réflecteur, jusqu'à un plan tangent à la face de sortie en son
point d'intersection avec l'axe optique du module.
[0026] Selon une autre possibilité, le foyer de la lentille est décalé transversalement
par rapport à l'axe optique et le module éclaire dans une direction latérale par rapport
à l'axe optique, la surface d'entrée de la lentille étant telle que le chemin optique
est constant entre le foyer de la lentille et un plan vertical dont la trace sur le
plan horizontal de l'axe optique est inclinée par rapport à cet axe.
[0027] Dans le cas d'un module dont la source lumineuse est en vue directe de la lentille,
la surface de sortie de la lentille est choisie torique d'axe de révolution vertical,
et la surface d'entrée est définie pour donner un faisceau à coupure horizontale.
La source lumineuse peut être constituée d'un émetteur lambertien rectangulaire placé
dans un plan vertical, orthogonal à l'axe optique, ou par une diode électroluminescente
comportant un dôme protecteur transparent situé au-dessus de l'émetteur , lui-même
placé dans l'air.
[0028] Selon une variante de l'invention, le module comprend une diode électroluminescente
en vue directe de la lentille, ladite diode étant disposée selon un plan oblique par
rapport à l'axe optique dudit module. Dans ce cas, on choisit de préférence une diode
électroluminescente comportant un dôme protecteur transparent situé au-dessus de l'émetteur.
Incliner ainsi la diode modifie la forme et la répartition du faisceau complémentaire
au faisceau code émis par le module : quand on souhaite obtenir un faisceau dit faisceau
autoroute (ou « motorway » en anglais) qui soit réglementaire, on a besoin d'une portion
de faisceau qui soit de forte intensité et peu épais.
[0029] Avec une diode disposée de façon à émettre perpendiculairement à la lentille, on
tend en effet à obtenir un faisceau globalement de forme rectangulaire mais généralement
assez « épais » et peu intense. Pour rendre le faisceau moins « épais », il serait
possible d'augmenter la focale de la lentille, mais on doit alors augmenter la distance
diode/lentille, donc augmenter les dimensions du module, ce qui n'est pas toujours
possible et complique l'intégration du module dans le projecteur.
[0030] Une autre solution très efficace pour maîtriser/diminuer l'épaisseur du faisceau
a donc consisté à incliner la diode par rapport à la lentille : elles se retrouvent
ainsi plus tout à fait en vis-à-vis l'une de l'autre. A noter que cette inclinaison
peut être choisie selon un angle positif ou négatif par rapport à l'axe optique, les
deux types d'inclinaison permettant d'ajuster l'épaisseur du faisceau de façon comparable.
[0031] Avantageusement, la diode est suffisamment inclinée pour que l'angle sous lequel
est vu l'émetteur de la diode depuis une majorité de points (correspondant à au moins
75% de la surface d'entré par exemple) de la lentille est plus petit que ce qu'il
serait avec une lentille disposée selon un plan perpendiculaire à l'axe optique du
module.
[0032] Une autre condition favorable consiste à choisir l'inclinaison de la diode de façon
à ce que le rayon le plus incliné par rapport à l'axe de l'émetteur de la diode atteignant
la lentille soit plus faible que l'angle limite de la distribution du faisceau lumineux
émis par la diode. Ceci permet d'éviter qu'une zone de la lentille ne reçoive plus
de lumière de l'émetteur.
[0033] Une inclinaison appropriée est par exemple un écart angulaire par rapport à l'axe
optique du module de l'ordre de +/- 35° à +/- 55°, notamment de +/- 40° à +/- 50°,
par exemple de + 45° ou - 45°.
[0034] Comme évoqué plus haut, en inclinant la diode, on peut facilement obtenir avec le
module un faisceau ou une portion de faisceau de type autoroute, présentant notamment
une épaisseur de faisceau de moins de 5%, (ce qui correspond à 2.852°), notamment
moins de 3% (ce qui correspond à 1.718°), une forte intensité, de notamment au moins
40 lux à 25 mètres, et une coupure au dessus de la partie horizontale de la coupure
du faisceau code. Cette coupure est nette et se trouve naturellement en dessous de
la limite d'éblouissement définie dans les réglementations concernées.
[0035] Selon une autre variante, le module peut comprendre une source lumineuse dont une
diode électroluminescente en vue directe de la lentille, le module étant tel que,
en position de montage, l'émetteur de la diode et la lentille sont inclinés tous les
deux latéralement dans un plan vertical, notamment afin d'obtenir un faisceau ou une
portion de faisceau lumineux à coupure oblique.
[0036] On comprend donc que la présente invention propose des modules à diodes électroluminescentes
qui sont en vue directe de lentilles associées, et dans ce cas, il n'y a ni réflecteur
ni « plieuse », et des modules à diodes électroluminescentes qui sont associées à
réflecteur et plieuse, outre la lentille.
[0037] L'invention est également relative à un projecteur lumineux donnant un faisceau à
coupure, pour véhicule automobile, tel qu'il est formé par un assemblage de plusieurs
modules tels que définis précédemment, juxtaposés de sorte que la surface de sortie
de l'optique du projecteur est lisse, continue.
[0038] Le projecteur lumineux est avantageusement constitué de plusieurs rangées superposées
de modules assemblés, certains des modules assurant une coupure à 15°, d'autres modules
pouvant éclairer latéralement, chaque rangée éteinte ayant l'aspect extérieur d'un
unique barreau cylindrique ou d'un segment torique continu.
[0039] L'invention concerne aussi tout assemblage de modules, qui assemble une pluralité
de modules dont au moins une partie assure une coupure oblique tels que décrits plus
haut, avec d'autres modules similaires aptes à émettre un faisceau sans coupure et
éventuellement avec des modules similaires pouvant éclairer latéralement. On peut
ainsi insérer dans un projecteur une ou plusieurs rangées associant des modules dédiés
code avec des modules dédiés route dans le visible et/ou route dans l'infra-rouge,
en gardant une unité d'aspect extérieure très intéressante pour le style du projecteur
dans son ensemble.
[0040] L'invention concerne aussi tout module unitaire pour faire un faisceau ou une portion
de faisceau à coupure horizontale ou oblique. S'il est destiné à émettre une portion
de faisceau, on peut la compléter par un autre faisceau complémentaire, émis par un
module différent et déjà connu, utilisant par exemple des sources lumineuses conventionnelles
de type halogène ou xénon.
[0041] L'invention consiste, mises à part les dispositions exposées ci-dessus, en un certain
nombre d'autres dispositions dont il sera plus explicitement question ci-après à propos
d'exemples de réalisation décrits avec références aux dessins annexés, mais qui ne
sont nullement limitatifs. Sur ces dessins :
Fig. 1 est une vue schématique en coupe verticale d'un premier mode de réalisation
d'un module avec réflecteur ellipsoïdal selon l'invention.
Fig. 2 est une vue schématique en coupe horizontale selon la ligne II-II de Fig.1.
Fig.3 est une vue schématique de gauche par rapport à Fig.1 du réflecteur ellipsoïdal
du module et de la plieuse.
Fig.4 est un schéma illustrant, en coupe verticale, la construction de la surface
d'entrée de la lentille du module de Fig. 1.
Fig.5 est une représentation des courbes isolux du faisceau lumineux obtenu avec le
module de Fig.1.
Fig.6 est une vue schématique de face, semblable à Fig.3, du réflecteur ellipsoïdal
et de la plieuse d'un module donnant un faisceau de type « motorway lighting » (code
pour autoroute).
Fig.7 est une représentation du réseau de courbes isolux du faisceau obtenu avec le
module de Fig.6.
Fig. 8 est un schéma en plan illustrant une construction de module éclairant dans
une direction latérale.
Fig. 9 est une vue schématique en coupe horizontale d'un module selon Fig.8.
Fig. 10 représente le réseau de courbes isolux obtenu avec le module de Fig.9.
Fig.11 est un schéma en perspective illustrant le procédé de construction d'un deuxième
mode de réalisation de module selon l'invention dans lequel la source lumineuse éclaire
directement la face d'entrée de la lentille.
Fig.12 est une coupe verticale schématique d'un premier exemple de lentille construite
selon Fig. 11.
Fig.13 représente le réseau de courbes isolux d'un module comportant la lentille de
Fig. 12.
Fig.14 est une coupe verticale schématique d'un autre exemple de lentille construite
selon Fig. 11.
Fig.15 représente le réseau de courbes isolux obtenu avec un module équipé de la lentille
de Fig.14.
Fig.16 est une coupe schématique par un plan vertical d'une diode électroluminescente
dont l'émetteur est protégé par un dôme.
Fig.17 est une coupe schématique par un plan horizontal de la diode de Fig.16.
Fig.18 est une coupe verticale schématique d'un module selon le deuxième mode de réalisation
avec une diode éclairant directement la face d'entrée d'une lentille.
Fig.19 représente le réseau de courbes Isolux obtenu avec le module de Fig.18.
Fig.20 est une coupe schématique horizontale d'un assemblage de plusieurs modules
selon l'invention, et
Fig.21 est une vue schématique de face d'un projecteur avec assemblages superposés
de modules.
Fig.22a, 22b est une vue schématique en perspective de deux modules adjacents selon
l'invention, Fig.22a avec des diodes disposées perpendiculairement à l'axe optique
des modules, Fig.22b avec des diodes inclinées par rapport à l'axe optique des modules,
Fig.23a,23b sont des réseaux de courbes isolux obtenus avec les modules selon les
figures 22a et 22b.
Fig.24a,24b concernent une variante de réalisation, avec une vue de la diode et de
la lentille et les courbes d'isolux correspondantes en vue de l'obtention d'un faisceau
de type anti brouillard.
Fig.25a,25b concernent une variante de réalisation, avec une vue de la diode et de
la lentille et les courbes d'isolux correspondantes en vue de l'obtention d'un faisceau
de type autoroute (« motorway »).
Fig.26 concerne une représentation d'une diode permettant d'illustrer une méthode
de construction de surface explicitée plus loin.
[0042] En se reportant aux dessins, notamment aux Fig.1 et 2, Fig. 9, Fig.12 et 14, Fig.18
on peut voir, schématiquement représenté, un module de projecteur lumineux pour véhicule
automobile comportant une lentille La, Lb, Lc, Ld, Le et une source lumineuse formée
par au moins une diode électroluminescente Da, Db, Dc, Dd, De disposée en arrière
de la lentille. Un espace d'air sépare la diode de la lentille.
[0043] Dans la description et les revendications, les termes « avant » et « arrière » sont
à considérer suivant la direction de propagation du flux lumineux à partir de la source
vers la lentille, et le module est à considérer dans la position qu'il occupe sur
le véhicule, c'est à dire avec son axe optique horizontal.
[0044] Selon l'invention, pour construire le module de projecteur lumineux on procède comme
suit.
[0045] On choisit la surface de sortie As1, As2, As3, As4, As5 de la lentille La, Lb, Lc,
Ld, Le de manière qu'elle puisse se raccorder suivant une surface lisse, continue,
avec les surfaces de sortie de modules voisins similaires. Cette surface de sortie
est en outre choisie de manière à présenter une courbure adaptée, de préférence sensiblement
égale, à celle des parois W (Fig.1) qui l'entourent, notamment les parois de la carrosserie
du véhicule. La surface de sortie est entièrement convexe vers l'avant.
[0046] On détermine la surface d'entrée Ae1, Ae2, Ae3, Ae4, Ae5 de la lentille de manière
à obtenir, sans cache vertical, un faisceau lumineux à coupure avec étalement de la
lumière.
[0047] De préférence, la surface de sortie As1-As5 de la lentille est choisie comme étant
:
- une portion de surface cylindrique de révolution dont les génératrices sont horizontales,
orthogonales à l'axe optique du module,
- ou une portion de surface torique d'axe de révolution vertical.
[0048] Le cas de la surface cylindrique peut être considéré comme le cas particulier d'une
surface torique dont l'axe de révolution est à l'infini.
[0049] La surface de sortie de la lentille admet un plan de symétrie horizontal passant
par l'axe optique du module ; la section de la surface de sortie, cylindrique ou torique,
par un plan vertical passant l'axe optique est un arc de cercle convexe vers l'avant.
[0050] Les rayons de courbure dans un plan horizontal et dans un plan vertical de la surface
de sortie de la lentille sont librement choisis pour s'accorder aux courbures des
parois W entourant le module.
[0051] Deux modes de construction du module sont prévus.
[0052] Selon un premier mode, correspondant aux Fig. 1 à 10, le module comporte un réflecteur
ellipsoïdal Ma, Mb ayant deux foyers à savoir un foyer interne au voisinage duquel
est placé la source lumineuse et un foyer externe confondu avec le foyer de la lentille
ou voisin de ce foyer. La source lumineuse n'éclaire pas directement la face d'entrée
de la lentille, mais éclaire vers le réflecteur, sensiblement à angle droit par rapport
à l'axe optique du module. Une plieuse Na, Nb est située dans le plan horizontal passant
par, ou voisin de, l'axe optique du module. Le bord avant de la plieuse passe par
le foyer de la lentille.
[0053] Selon un autre mode de réalisation, correspondant aux Fig.11 à 19, la source lumineuse
est en vue directe de la face d'entrée de la lentille, sans intervention d'un réflecteur
ni d'une plieuse.
[0054] Ces modes de réalisation seront décrits successivement.
1. Module avec réflecteur ellipsoïdal et plieuse.
[0055] En se reportant aux Fig. 1 et 2, on peut voir un projecteur Ea comportant une source
lumineuse constituée par au moins une LED Da dont le point d'émission maximum est,
de préférence, situé au foyer interne Bi du réflecteur ellipsoïdal Ma. Le foyer externe
Be est situé en avant de Bi. Le réflecteur Ma correspond sensiblement au quart supérieur
arrière d'un ellipsoïde de révolution dont l'axe géométrique est confondu avec l'axe
optique Oy du module et de la lentille La, située en avant du foyer externe Be.
[0056] Pour repérer les points dans l'espace, on utilise un trièdre trirectangle de référence
dont l'axe Oy correspond à l'axe optique du module, l'axe Ox est orthogonal à Oy dans
le plan horizontal, et l'axe Oz est vertical.
[0057] La diode Da est orientée de manière à éclairer essentiellement vers le haut, sensiblement
à angle droit par rapport à l'axe optique Oy, en direction du réflecteur Ma. Les rayons
issus de Bi sont réfléchis pour converger vers le foyer Be confondu avec le foyer
de la lentille La.
[0058] Le module comporte en outre une plieuse Na, c'est-à-dire une plaque dont la surface
supérieure est réfléchissante, située dans un plan horizontal passant par l'axe optique
Oy et dont le bord avant 10 passe par le foyer Be, et détermine la ligne de coupure
du faisceau lumineux. L'éclairement se situe au-dessous de l'image de ce bord donnée
par la lentille La.
[0059] On choisit la surface de sortie As1 de manière qu'elle puisse se raccorder suivant
une surface lisse et continue avec des surfaces de sortie de modules similaires voisins,
tout en ayant une courbure adaptée aux parois environnante W.
[0060] On détermine la surface d'entrée Ae1 de la lentille de manière à obtenir un faisceau
lumineux à coupure avec étalement de la lumière. La surface Ae1 est construite pour
être stigmatique entre le second foyer Be du réflecteur Ma et l'infini.
[0061] Autrement dit, comme illustré sur Fig. 4, Ae1 est telle qu'un rayon lumineux r1 provenant
du foyer Be et se propageant dans l'air, après entrée dans la lentille La et réfraction
selon r2, sort de la surface As1 suivant un rayon r3 parallèle à l'axe optique Oy.
Le chemin optique est constant entre le foyer Be et un plan II1 tangent à la face
de sortie As1 en son point d'intersection h1 avec l'axe optique du module.
[0062] Dans le cas des Fig. 1, 2 et 4, la surface de sortie As1 est choisie comme étant
celle d'un cylindre de révolution d'axe géométrique horizontal, orthogonal à l'axe
optique. (Elle pourrait aussi être de forme sensiblement torique). La section de la
surface As1 par le plan vertical de la Figure 4 est un arc de cercle ayant son centre
au point ω situé sur l'axe optique Oy, en avant du foyer externe Be, les génératrices
étant perpendiculaires au plan de Fig.4. La construction en trois dimensions se fait
ensuite dans tous les plans verticaux et parallèles à l'axe optique Oyz.
[0063] On désigne par P le point courant de la surface d'entréeAe1, par Q le point de sortie
du rayon r2, par U le point d'entrée du rayon suivant l'axe optique, et par K l'intersection
avec le plan Π1 de la parallèle à l'axe optique passant par le point Q. En désignant
par n l'indice de réfraction de la matière de la lentille, la constance du chemin
optique à partir du foyer externe Be jusqu'au plan IZ1 s'exprime par :

[0064] Dans la construction en trois dimensions, selon les autres plans, w, P, Q, r2 et
r3 restent identiques à ceux représentés en figure 4. En revanche, O et r1 sont alors
des points de l'espace qui n'appartiennent plus au plan de coupe selon la figure 4.
[0065] En juxtaposant des modules suivant la direction des génératrices de la surface de
sortie As1 on obtient un barreau dont la surface extérieure est cylindrique, lisse
et continue.
[0066] Plusieurs LED peuvent être disposées parallèlement aux génératrices de la surface
de sortie. Les bords avant 10 successifs des plieuses des différents modules sont
alignés parallèlement aux génératrices de la surface cylindrique As1.
[0067] Il est possible de réaliser une coupure en V notamment avec une branche horizontale
à gauche et une branche montant sous un angle de 15° à droite (code européen) en prévoyant
un bord approprié de la plieuse. Les lignes de coupure des différents modules sont
alignées ce qui se retrouve au niveau de l'image sur un écran. Fig. 5 donne le schéma
des courbes isolux obtenues avec un module tel que défini précédemment.
[0068] Une lentille avec surface de sortie As1 cylindrique présente des aberrations que
l'on peut compenser, en partie, par une modification de la forme du bord de la plieuse
10 en prévoyant une déformation 11 (Fig.3) en forme de bosse, de préférence dans un
plan vertical. Fig. 3 illustre une forme de plieuse avec une branche montante sensiblement
rectiligne vers la droite, et une branche avec cassure de pente sur la gauche.
[0069] En changeant la forme de la plieuse et de son bord passant par le foyer Be, tout
en tenant compte des aberrations, il est possible de créer d'autres types de faisceaux
lumineux.
[0070] Par exemple, selon Fig. 6, le bord 10a de la plieuse présente de part et d'autre
du plan vertical 12 passant par l'axe optique deux bosses 13,14 reliées par une partie
15 en cuvette. Les bosses 13,14 se prolongent de part et d'autre par des zones en
dépression 16,17 qui remontent pour rejoindre le bord situé dans le plan horizontal
passant par l'axe optique.
[0071] Un tel module peut constituer un module additionnel pour un code autoroute (motorway
lighting) qui permet de renforcer la lumière dans l'axe, au-dessous de l'horizontale.
[0072] Fig. 7 illustre le réseau d'isolux obtenu avec le module de Fig. 6 qui présente un
maximum d'intensité dans l'axe, les courbes isolux étant situées au-dessous de l'horizontale
coupant l'axe optique, en étant sensiblement symétriques par rapport au plan vertical
passant par l'axe optique.
[0073] Pour la composition d'un faisceau lumineux complet, obtenu à partir des faisceaux
lumineux produits par chacun des modules d'un projecteur, on prévoit avantageusement
un ou plusieurs modules ayant une face de sortie identique à celle des modules donnant
une coupure à « 15° » (Fig.5), mais éclairant dans une direction latérale pour compléter
le faisceau avec de la lumière sous la coupure, par exemple à gauche pour les véhicules
de pays à conduite à droite.
[0074] A cet effet, on construit selon Fig.8 un module ayant une lentille Lb stigmatique
entre un point foyer 18, d'abscisse x
F et une onde plane verticale, inclinée par rapport à l'axe optique et dont la trace
19 sur le plan horizontal est représentée. L'inclinaison de l'onde plane est prévue
pour favoriser l'éclairage sous la coupure, à gauche. Le foyer 18 de la lentille Lb
est décalé sur la droite par rapport à la droite Oy passant par le centre de la face
de sortie As2.La surface de sortie As2 de la lentille est choisie cylindrique de révolution
; sa coupe horizontale sur Fig.8 et 9 est une génératrice rectiligne. La surface d'entrée
Ae2 de la lentille est construite de manière que le chemin optique entre le foyer
18 et le plan vertical de trace 19 soit constant.
[0075] La lentille Lb, dont une coupe horizontale est visible sur Fig.9, est dissymétrique
au niveau de sa surface d'entrée Ae2. A partir d'un point G, correspondant à une épaisseur
maximale, situé à droite de l'axe optique Oy du réflecteur Mb, la lentille Lb diminue
d'épaisseur vers la gauche moins rapidement que vers la droite.
[0076] Le réseau d'isolux obtenu avec un projecteur conforme au schéma de Fig. 9 est illustré
sur Fig.10. Les courbes Isolux sont situées au-dessous de l'horizontale passant par
l'axe optique, et essentiellement à gauche du plan vertical passant par l'axe optique.
[0077] Ce résultat est obtenu avec un module dont la face de sortie est semblable à celle
des modules donnant une coupure à 15°. Les faces de sortie des différents modules
peuvent ainsi se raccorder de manière continue pour donner une surface globale lisse
vue de face.
II. Module avec diode en vue directe de la lentille
II.a Emetteur rectangulaire dans un plan vertical
[0078] Pour la construction du module, la source lumineuse Dc (Fig.11) est considérée comme
constituée d'un émetteur lambertien rectangulaire placé dans un plan vertical, orthogonal
à l'axe optique, derrière une optique primaire connue, imposée par le fabricant de
la diode électroluminescente.
[0079] On choisit la surface de sortie As3 (Fig. 12) ou As4 (Fig.14) de la lentille et on
construit la surface d'entrée Ae3 ou Ae4 de manière à créer une coupure horizontale
pour des déviations données en vue de dessus. Pratiquement on choisit pour les surfaces
de sortie As3 ou As4 des surfaces toriques d'axe de révolution vertical, tandis que
l'optique primaire de la source lumineuse Dc est constituée d'un seul plan, ce qui
correspond au cas d'un émetteur lambertien immergé dans une résine, derrière une face
de sortie plane.
[0080] Comme illustré sur Fig. 11, pour construire la surface d'entrée Ae3 on considère
un point inconnu M, de coordonnées x,y,z de la surface recherchée. On suppose x et
z connus et y inconnu (maillage en coordonnées cartésiennes, en vue arrière).
[0081] Pour une source lumineuse Dc rectangulaire, plane, se trouvant dans l'air et sans
optique primaire, on construit la surface d'entrée au point M de telle sorte que les
rayons issus de la source Dc et passant par M soient descendants, ou au plus horizontaux,
à la sortie de la lentille Lc. Pour cela, on prend en compte un rayon limite provenant
de la source Dc et qui, en arrivant au point M, présente l'inclinaison montante la
plus forte. L'élément de surface d'entrée en M est construit pour que le rayon sortant
de la lentille, issu de ce rayon limite, soit redressé à l'horizontale. Dans ces conditions,
tous les autres rayons issus de la source Dc, qui arrivent en M avec une inclinaison
montante moins forte, sortiront de la lentille en étant descendants.
[0082] Le point F de l'émetteur sur la Fig. 11 situé le plus bas et le plus proche du plan
parallèle au plan (Oyz) passant par M, si M est situé dans la zone où z est supérieur
à 0, et le plus lointain de ce plan si M est situé dans la zone où z est inférieur
à 0,. est celui qui donnera le rayon montant le plus incliné atteignant M, c'est-à-dire
le rayon limite. (Dans Le cas où M est situé dans la zone où z est négatif il est
possible, pour simplifier la construction, d'utiliser une construction approximative
consistant à choisir le symétrique par rapport à (Oyz) du point le plus proche du
plan cité.) Dans le cas où une optique de sortie intervient sur la source lumineuse,
ce qui en pratique correspond à tous les cas, il faut en tenir compte et considérer
le point de sortie Fs sur cette optique et non sur l'émetteur. Dans le cas où l'optique
de sortie est constituée par un plan unique, à faible distance de l'émetteur, le choix
du point F indiqué précédemment reste acceptable. On détermine le point de sortie
Fs sur le plan de sortie afin d'en déduire la direction du rayon limite en M. On établit
la condition finale pour un point M donné de la surface d'entrée (horizontalité du
rayon limite en M lorsqu'il émerge de la surface torique de sortie) de manière analytique
en fonction d'une unique inconnue (y), de paramètres de conception et deux points
très voisins déjà connus M1 et M2.
[0083] La recherche d'un point voisin de deux points connus peut être faite de manière efficace
et précise : elle se ramène à la résolution d'une équation non linéaire à une seule
inconnue
[0084] La construction s'appuie sur deux conditions aux limites définies par les coupes
de la surface à construire par les plans z = 0 et x = 0. La première coupe de la surface
par le plan z = 0 est arbitraire et constitue le paramètre de contrôle de la répartition
horizontale de la lumière. Avantageusement, on peut lier la déviation horizontale
des rayons lumineux issus de l'origine du repère et contenus dans le plan z = 0 à
l'abscisse de leur intersection avec la surface d'entrée de la lentille. Un premier
cas est illustré par la figure 12, avec une déviation indépendante de l'abscisse x
et nulle. Un second cas est illustré par la figure 14, avec une déviation non constante
et linéaire par morceaux.
[0085] La seconde condition aux limites correspond à la coupe par le plan x = 0, c'est-à-dire
par le plan vertical passant par l'axe optique. La courbe correspondant à cette coupe
est construite selon la méthode exposée précédemment de manière que tous les rayons
sortants soient descendants ou, au plus, horizontaux. Dans ces conditions, il suffit
de connaître un seul point voisin pour construire un nouveau point de la courbe. En
effet, la symétrie gauche/droite du faisceau recherché et de l'émetteur implique que
les normales aux surfaces le long des coupes passant par x = 0 soient contenues dans
ce même plan. Cette coupe par x = 0 peut être construite point à point moyennant la
donnée d'un point initial, avantageusement formé par l'intersection de la surface
avec l'axe des y. Ce point constitue également la condition initiale pour la coupe
par le plan z = 0 et est déterminé par l'épaisseur au centre de la lentille.
[0086] Fig. 12 et 14 représentent schématiquement les sections par un plan vertical passant
par l'axe optique de deux lentilles d'un module selon l'invention, pour lesquelles
la surface de sortie As3 et As4 est une surface torique, avec un rayon de révolution
R= 300mm et un rayon de courbure de la section r = 50mm.
[0087] Dans le Fig. 12, Le module est focalisé. La face d'entrée Ae3 est symétrique par
rapport à l'axe optique et présente un sommet convexe 20 tourné vers la source avec
une courbure relativement forte qui diminue lorsque l'on s'écarte de l'axe optique.
[0088] Fig. 13 illustre le réseau de courbes isolux obtenu avec un module conforme à Fig.12.
Le faisceau lumineux présente une ligne de coupure horizontale dans le plan de l'axe
optique et est sensiblement symétrique par rapport au plan vertical passant par cet
axe optique. Le faisceau présente un maximum d'éclairement dans sa zone centrale correspondant
à la focalisation.
[0089] Fig.14 est une coupe verticale schématique semblable à celle de Fig.12, d'un module
avec une source lumineuse Dd, qui correspond à une plaquette verticale, orthogonale
à l'axe optique, avec plusieurs puces électroluminescentes alignées suivant l'axe
des x.
[0090] Les figures 12 et 14 utilisent la même source lumineuse, les figures 13 et 15 sont
différentes car elles choisissent des conditions limites différentes en z = 0.
[0091] La face de sortie As4 de la lentille Ld est torique, identique à la face de sortie
As3 de Fig.12. Par contre, la face d'entrée Ae4 est moins bombée en direction de la
source lumineuse et l'épaisseur de la lentille suivant l'axe optique est plus faible.
[0092] Fig.15 illustre le réseau de courbes isolux obtenu avec le module de Fig. 14. La
ligne de coupure est toujours horizontale au niveau de l'axe optique. Les courbes
isolux sont sensiblement symétriques par rapport au plan vertical passant par l'axe
optique. La lumière est plus étalée que dans le cas des courbes de Fig. 13.
II.b - Cas des diodes avec dômes protecteurs
[0093] En se reportant aux Fig. 16 et 17, on peut voir une source lumineuse De constituée
par une LED comportant un dôme 21 protecteur transparent situé au-dessus de l'émetteur
22, lui-même placé dans l'air. La face intérieure 21a et la face extérieure 21b du
dôme 21, ou cloche protectrice, constituent deux dioptres sphériques entre l'air et
la matière transparente du dôme 21. Les déviations successives des rayons dues à ces
deux dioptres sphériques sont à prendre en compte en raison, d'une part, de la faible
valeur des diamètres des dioptres sphériques qui sont du même ordre de grandeur que
la grande dimension de l'émetteur, et d'autre part de l'épaisseur relativement importante
du dôme 21, par exemple environ 0,5 mm, qui est du même ordre de grandeur que la petite
dimension de la source 22.
[0094] La méthode est la suivante : pour M donné, on cherche Fs le plus proche de M en projection
sur Ox (le plus éloigné pour z négatif, ou le symétrique du point cité pour z positif,
dans le cadre d'une construction simplifée) tel qu'il existe un point F du bord inférieur
de l'émetteur émettant un rayon atteignant M et passant par Fs : le rayon émergeant
correspondant en Fs est le rayon limite pour M.
[0095] On notera que les sphères 21a, 21b sont centrées sur le centre de l'émetteur 22 et
non sur son bord inférieur où doivent être pris les foyers F. Il en résulte que la
hauteur de la source lumineuse 22 est à prendre en compte dans la construction de
la surface Ae5.
[0096] Fig. 18 est une coupe verticale schématique d'un module avec diode protégée par un
dôme 21 construit comme exposé ci-dessus. La surface de sortie As5 de la lentille
Le est constituée par une surface torique librement choisie, par exemple ayant un
rayon de révolution R = 300mm et un rayon de courbure
r = 50 mm. La surface d'entrée Ae5 présente une convexité tournée vers la source lumineuse
De et est symétrique par rapport au plan vertical passant par l'axe optique.
[0097] Fig.19 illustre le réseau de courbes isolux obtenu avec un module selon Fig.18. Les
courbes sont situées au-dessous du plan horizontal passant par l'axe optique. Chaque
courbe a un contour sensiblement rectangulaire curviligne dont les grands côtés sont
sensiblement horizontaux, avec une légère concavité tournée vers le bas.
[0098] Fig.20 illustre schématiquement en coupe horizontale un projecteur formé par l'assemblage
de trois modules dont les surfaces de sortie sont constituées par des surfaces cylindriques
de révolution de même rayon de courbure. Les surfaces d'entrée, situées à l'intérieur
du projecteur forment des ondulations successives 23 tandis que la surface de sortie
est lisse continue, formée par une surface cylindrique dont une génératrice 24 apparaît
sur Fig.20.
[0099] Fig.21 est une vue schématique de face d'un projecteur avec plusieurs rangées superposées
de modules assemblés. La rangée supérieure 25 correspond à deux modules assurant une
coupure à 15°. La rangée du milieu 26 correspond à trois modules dont deux donnent
une coupure à 15° et le troisième éclaire vers la gauche. La rangée inférieure 27
correspond à trois modules éclairant vers la droite. Chaque rangée éteinte a le même
aspect extérieur d'un unique barreau cylindrique ou segment torique continu.
II.c - Cas des diodes avec dômes protecteurs : variante de construction
[0100] Une variante de construction a été également prévue dans le cas de modules, fonctionnant
notamment mais non exclusivement avec des diodes à dômes protecteurs comme représentés
aux figures 22a et 22b. Prenons le cas d'un module tel que représenté à la figure
22a, avec une diode à dôme protecteur telle que décrite plus haut et disposée en vis-à-vis
de la lentille et perpendiculairement à l'axe optique.
[0101] La méthode de construction de la face d'entrée de la lentille est un peu différente
de celle décrite plus haut: On considère connu un point
M1 de la surface d'entrée de la lentille et la normale

à cette surface en
M1. On suppose également connu un point voisin
M0 et on cherche un nouveau point
M de la surface (par exemple,

), où
delta x et
delta z sont les pas d'un maillage en vue arrière de la surface, en coordonnées cartésiennes.
En écrivant que on détermine facilement
y, d'où
M :

[0102] Afin de pouvoir calculer toute la surface de proche en proche, il suffit de déterminer
la normale

en
M.
[0103] Pour cela, on écrit d'abord que

Comme

avec
ny ≥ 0, on en déduit que

et

[0104] Soit

le vecteur directeur du rayon limite atteignant la surface en
M, (c'est-à-dire le rayon issu de la source atteignant
M qui doit être dévié par la lentille de façon à en émerger parallèle au plan

de sorte que tous les autres rayons issus de la source atteignant la lentille en
M soient déviés vers le bas), on calcule facilement la direction

du rayon correspondant, réfracté en
M par la surface recherchée, en fonction de

c'est à dire de
nz et de

Il est alors facile de calculer le point d'émergence
P de ce rayon hors de la lentille en fonction de
nz et

: on cherche λ tel que
P+λ·

appartienne au tore de la surface de sortie. La normale en
P étant connue (tore), on calcule finalement la direction

du rayon émergeant, réfracté en
P, en fonction de
nz.
[0105] On écrit alors que
ez = 0, ce qui est (

étant connu) une équation analytique à une seule inconnue (
nz) qui peut être résolue numériquement de manière fiable.
Détermination de

:

où
Fs est le point d'émergence du rayon limite hors du dôme sphérique de protection.
[0106] Supposons
Fs connu : on propage un rayon

à travers le dôme (d'indice de réfraction connu et supposé sphérique, centré sur
l'origine du repère) en appliquant les lois de Descartes de la réfraction (la normale
au dôme en

). Soit

la direction du rayon réfracté trouvée, on cherche µ tel que

appartienne à la surface intérieure du dôme (sphère de rayon
r1). Il s'agit d'une équation polynomiale de degré 2, de solution évidemment analytique.
On peut alors calculer la direction

du rayon émergent en

(la normale au dôme en

). On calcule alors l'intersection
F de la droite

avec le plan (incliné) de l'émetteur.
Fs est bien choisi lorsque
F appartient au bord inférieur de l'émetteur (1
ère équation) et lorsque (2
nde équation) |
x-
xFs| est:
- Pour la partie supérieure de la lentille : minimum
- Pour la partie inférieure de la lentille : maximum (ce qui revient à prendre pour
F le coin inférieur de l'émetteur, du côté opposé latéralement à M par rapport au plan

).
[0107] Dans le cas de la partie de la lentille à
z>0,
F se déplace le long du bord de l'émetteur pour être rapidement constant (coin inférieur
de l'émetteur, du même côté que
M par rapport au plan

), lorsque
x est voisin de ou supérieur à la demi largeur de l'émetteur).
[0108] Fs appartenant à une sphère centrée de rayon donné, sa détermination revient à la recherche
de 2 inconnues, qui est facilement réalisée numériquement à partir de l'expression
analytique des deux conditions ci-dessus.
[0109] On remarquera que dans notre nouvelle méthode, la détermination de
F n'est pas couplée à celle de
M comme c'était précédemment le cas, ce qui permet une stabilité améliorée des calculs.
[0110] La figure 23a montre les isolux obtenus avec une diode et une lentille ainsi construite
: la répartition du faisceau est bien centrée et horizontale. Ce type de faisceau
peut avantageusement compléter un faisceau de type code.
[0111] Les deux modules selon la figure 22b correspondent à une variante des modules selon
la figure 22a : chaque module utilise une diode à dôme qui est inclinée d'environ
45° vers le haut par rapport à l'axe optique.
[0112] La méthode de construction de la lentille est dans son principe identique à celle
décrite dans le contexte de la figure 22a.
[0113] La figure 23b montre les courbes d'isolux obtenus : on voit, en comparaison avec
celles de la figure 23a, que le faisceau est beaucoup moins épais, de moins de 3%.
Le faisceau est intense (plus de 40 lux à 25 mètres), et il présente une coupure horizontale
nette, au dessus de l'horizontale sous le seuil d'éblouissement : ce type de faisceau
remplit parfaitement les conditions requises pour un faisceau de type autoroute réglementaire.
II.d Méthode de construction pour la variante IIβ
[0114] On notera que cette méthode s'applique à tous les types de sources (avec dôme protecteur
ou à émetteur immergé dans un matériau protecteur et à face de sortie connue, notamment
plane).
[0115] Choisissons un point Fs arbitraire à la surface de la source.
[0116] Considérons un point
f situé sur le bord inférieur de l'émetteur (supposé rectangulaire, de grand côtés
perpendiculaires au vecteur directeur de l'axe optique y du système). Par l'application
des lois de Descartes de la réfraction, on calcule facilement la direction

du rayon lumineux issu de
f passant par Fs lorsqu'il sort de la source.
[0117] Si il existe F tel que la composante suivant x (axe horizontal perpendiculaire à
l'axe optique) de

soit nulle et sa composante suivant z positive, alors F est un foyer et

est un rayon limite. Dans le cas contraire, si Fc+ désigne le coin inférieur de l'émetteur
de coordonnée la plus grande suivant x et si les composantes suivant x et z de

sont positives, Fc+ est un foyer et

est un rayon limite. Dans le cas contraire, si Fc- désigne le coin inférieur de l'émetteur
de coordonnée la plus petite suivant x et si les composantes suivant x et z de

sont respectivement négative et positive, Fc- est un foyer et

est un rayon limite. Sinon, si la coordonnées de Fs suivant x est supérieure à celle
du centre de l'émetteur, Fc- est un foyer et

est un rayon limite. Sinon, Fc+ est un foyer et

est un rayon limite.
[0118] Les règles énoncées au paragraphe précédent décrivent complètement les fonctions
liant le foyer et le rayon limite correspondant au point d'émergence Fs de ce rayon
hors de la source.
[0119] Dans le cas d'un émetteur immergé dans un matériau (source de surface de sortie plane,
inclinée d'un angle ω par rapport à la verticale, avec un émetteur parallèle à la
face de sortie, situé à une distance δ en dessous de celle-ci, cf. fig. d), si on
pose

et si on désigne par z
0 une cote (coordonnée suivant z) située

au dessus de la cote du grand côté inférieur de l'émetteur, alors :
- si la coordonnée suivant z de Fs est supérieure à z0,
o si la coordonnée xFS suivant x de de Fs est comprise entre les coordonnées suivant x de Fc- et Fc+, alors
F est le point du bord inférieur de l'émetteur de coordonnée XF=XFS.
o Si XFs est supérieur à la coordonnée suivant x de Fc+, le foyer est Fc+
o Si xFs est inférieur à la coordonnée suivant x de Fc-, le foyer est Fc-
- si la coordonnée suivant z de Fs est inférieure à z0,
o si xFs est supérieur à la coordonnée suivant x du centre de l'émetteur, Fc- est le foyer
o si xFs est inférieur à la coordonnée suivant x du centre de l'émetteur, Fc+ est le foyer
[0120] Afin de déterminer Ae6, on écrit la constance du chemin optique du foyer à la surface
d'onde de sortie, le long des rayons limites.
[0121] En pratique on procède en sens inverse de la propagation de la lumière : soit P'
un point de la surface d'onde de sortie et soit

la normale à cette surface en P'. On détermine analytiquement l'intersection P de
la surface de sortie torique As6 et de la droite

qui est le support d'un rayon limite (équation polynomiale de degré 4). On calcule
ensuite la normale au tore en P et on en déduit, connaissant l'indice de réfraction
de son matériau (n
l), la direction

du rayon réfracté à l'intérieur de la lentille (lois de Descartes). On cherche alors
µ et Fs tels que
P'P +
nlµ +
MFs +
Cs =
K (
eqO) où

où C
s est le chemin optique parcouru dans la source de Fs au foyer correspondant et où
K est une constante qui détermine l'épaisseur de la lentille et tels que la droite
(Fs, M) porte le rayon limite passant par Fs. Dans le cas le plus général, on obtient
un système de trois équations (l'équation optique exprimée plus haut et l'appartenance
de M à la droite portant le rayon limite en Fs) à trois inconnues (µ et deux paramètres
pour Fs, qui est situé à la surface - connue- de la source).
[0122] Dans le cas d'un émetteur immergé dans un matériau (source de surface de sortie plane,
avec un émetteur rectangulaire parallèle à celle-ci), si z
M, coordonnée de M suivant z, est supérieur à z
0, si x
M, coordonnée de M suivant x est comprise entre entre les coordonnées suivant x de
Fc- et Fc+, alors x
F = x
Fs = x
M, sinon F est situé au coin inférieur de l'émetteur situé du même côté que M (suivant
x) par rapport au centre de l'émetteur, sinon (z
M < Z
0), F est situé au coin inférieur de l'émetteur situé du côté opposé à M (suivant x)
par rapport au centre de l'émetteur.
[0123] Dans le cas particulier précédent, on vient d'établir une loi liant directement F
à M (c'est-à-dire à l'inconnue p). En raison de la première loi de Descartes (coplanarité
des rayons et de la normale au dioptre traversé), on sait que

(équation polynomiale de degré 2 liant les coordonnées de Fs à celles de F et de
M et donc à µ), où

est la normale à la face de sortie de la diode. En outre, Fs appartient au plan de
sortie de la diode, ce qui constitue une relation linéaire entre les coordonnées de
Fs. Enfin

où

(conséquence de la seconde loi de Descartes de la réfraction), ce qui constitue,
en y substituant l'expression d'une des coordonnées de Fs (par exemple suivant z)
en fonction des autres (expression tirées des deux relations précédentes) une équation
polynomiale de degré 4, de solution analytique, donnant z
Fs (dont on déduit les autres coordonnées) en fonction de µ. Dans le cas particulier
considéré,
CS =
ns · FFS et on peut donc exprimer l'équation optique
eqO sous forme d'une équation à une seule inconnue : µ. Une telle équation se résout
aisément numériquement à l'aide de plusieurs méthodes connues de l'homme de l'art.
µ détermine M et en faisant varier P' on détermine l'intégralité de Ae6.
[0124] La figure 24a montre une lentille et sa diode selon la variante IIβ, dans une configuration
destinée à produire un faisceau de brouillard selon la représentation des isolux de
la figure 24b. La figure 25a montre une lentille et sa diode selon la variante IIβ,
dans une configuration destinée à produire un faisceau de complément d'autoroute,
comme représenté dans les isolux de la figure 25b. La figure 26 représente des points
et angles qui ont été utilisés dans la description de la méthode de construction ci-dessus,
notamment zo et les angles delta et oméga.
[0125] En conclusion, l'invention permet un contrôle de la répartition horizontale de la
lumière et l'obtention d'une coupure, éventuellement complexe, avec une surface de
sortie pour chaque module permettant éventuellement l'assemblage de plusieurs modules
en créant une lentille globale unique à face externe lisse.
[0126] Elle permet d'obtenir des modules optiques, par différentes méthodes de construction
de face d'entrée de lentille, différents types de diodes, et différents type de positionnement
de ces diodes, d'ajuste au mieux les paramètres du faisceau lumineux, notamment son
épaisseur, le positionnement de sa coupure...., les modules ayant un style remarquable
très original et une grande compacité, notamment en profondeur.
1. Procédé de construction d'un module de projecteur lumineux donnant un faisceau à coupure,
pour véhicule automobile, comportant une lentille et une source lumineuse disposée
en arrière de la lentille dont elle est séparée par de l'air, la source lumineuse
étant formée par au moins une diode électroluminescente, caractérisé en ce que l'on choisit la surface de sortie (As1-As5) de la lentille (La - Ld) de manière qu'elle
puisse se raccorder suivant une surface lisse et continue avec les surfaces de sortie
de modules voisins similaires, et en ce qu'on détermine la surface d'entrée (Ae1-Ae5) de la lentille de manière à obtenir la
coupure du faisceau lumineux sans utiliser un cache occultant.
2. Procédé de construction d'un module de projecteur lumineux donnant un faisceau à coupure,
pour véhicule automobile, comportant une lentille et une source lumineuse disposée
en arrière de la lentille dont elle est séparée par de l'air, la source lumineuse
étant formée par au moins une diode électroluminescente, caractérisé en ce que l'on choisit la surface de sortie (As1-As5) de la lentille (La - Ld) et en ce qu'on détermine la surface d'entrée (Ae1-Ae5) de la lentille en s'appuyant sur une génératrice
horizontale, de manière à obtenir la coupure du faisceau lumineux émis par le module
sans utiliser un cache occultant, et avec une répartition horizontale dudit faisceau
lumineux.
3. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on choisit la surface de sortie (As1-As5) de la lentille comme étant substantiellement
cylindrique ou torique, la section de la surface de sortie de la lentille par un plan
vertical parallèle à l'axe optique étant convexe vers l'avant.
4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on choisit la ou les courbure(s) de la surface de sortie (As1-As5) de la lentille
sensiblement égale à la ou aux courbures des parois (W) qui entourent le module.
5. Procédé selon l'une des revendications précédentes pour la construction d'un module
comportant un réflecteur ellipsoïdal et une plieuse, caractérisé en ce que la surface de sortie (As1, As2) est choisie comme étant substantiellement celle d'un
cylindre de révolution dont la section par un plan vertical passant par l'axe optique
est un arc de cercle convexe vers l'avant, et la surface d'entrée (Ae1, Ae2) est construite
pour être stigmatique entre le second foyer (Be) du réflecteur ellipsoïdal et l'infini.
6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4 pour la construction d'un module avec
diode (Dc, Dd, De) en vue directe de la lentille, caractérisé en ce que la surface de sortie (As3, As4, As5) est choisie torique, d'axe de révolution vertical,
et on construit la surface d'entrée (Ae3, Ae4, Ae5) de manière à créer une coupure
horizontale.
7. Module de projecteur lumineux donnant un faisceau à coupure, pour véhicule automobile,
comportant une lentille et une source lumineuse disposée en arrière de la lentille
dont elle est séparée par de l'air, la source lumineuse comprenant au moins une diode
électroluminescente, caractérisé en ce que la surface de sortie (As1-As5) de la lentille est entièrement convexe vers l'avant
et est telle qu'elle peut se raccorder suivant une surface lisse et continue avec
les surfaces de sortie de lentilles de modules voisins similaires, et la surface d'entrée
(Ae1-Ae5) de la lentille est définie de manière que le module donne un faisceau lumineux
à coupure sans intervention d'un cache occultant, notamment vertical.
8. Module de projecteur lumineux donnant un faisceau à coupure, pour véhicule automobile,
comportant une lentille et une source lumineuse disposée en arrière de la lentille
dont elle est séparée par de l'air, la source lumineuse comprenant au moins une diode
électroluminescente, caractérisé en ce que la surface de sortie (As1-As5) de la lentille est entièrement convexe vers l'avant,
et la surface d'entrée (Ae1-Ae5) de la lentille est définie en s'appuyant sur une
génératrice horizontale, de manière à ce que le module donne un faisceau lumineux
à coupure sans intervention d'un cache occultant, notamment vertical, et avec une
répartition horizontale.
9. Module selon l'une des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce que la surface d'entrée (Ae6) de la lentille est calculée de manière à ce qu'une famille
de rayons lumineux, dits rayons limites, issus de l'émetteur de la source lumineuse,
émergent de la lentille de sorte qu'ils soient tous normaux, aux points où ils la
rencontrent, à une surface donnée dite surface d'onde de sortie.
10. Module selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la surface d'onde de sortie est cylindrique, de génératrices verticales et de section
droite quelconque.
11. Module selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que la source lumineuse (De) comprend une diode électroluminescente en vue directe de
la lentille.
12. Module selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ladite diode est disposée selon un plan oblique par rapport à l'axe optique dudit
module.
13. Module selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la source lumineuse (De) comprend une diode électroluminescente comportant un dôme
(21) protecteur transparent situé au-dessus de l'émetteur (22).
14. Module selon la revendication précédente 9 ou 10, caractérisé en ce que la diode est suffisamment inclinée pour que l'angle sous lequel est vu l'émetteur
de la diode depuis une majorité de points de la lentille est plus petit que ce qu'il
serait avec une lentille disposée selon un plan perpendiculaire à l'axe optique du
module.
15. Module selon l'une des revendications précédentes 9 à 11, caractérisé en ce que la diode est suffisamment inclinée pour que le rayon le plus incliné par rapport
à l'axe de l'émetteur de la diode atteignant la lentille soit plus faible que l'angle
limite de la distribution du faisceau lumineux émis par la diode.
16. Module selon l'une des revendications précédentes 9 à 12, caractérisé en ce que la diode est inclinée par rapport à l'axe optique du module de +/- 35° à +/- 55°,
notamment de +/- 40° à +/- 50°.
17. Module selon l'une des revendications précédentes 9 à 13, caractérisé en ce qu'il est apte à émettre un faisceau ou une portion de faisceau de type autoroute, présentant
notamment une épaisseur de faisceau de moins de 5%, notamment moins de 3%, une forte
intensité, de notamment au moins 40 lux à 25 mètres, et une coupure au dessus de l'horizontale.
18. Module selon l'une des revendications précédentes 7 ou 8, caractérisé en ce que la source lumineuse (De) comprend une diode électroluminescente en vue directe de
la lentille, et en ce que, en position de montage, l'émetteur de la diode et la lentille sont inclinés latéralement
dans un plan vertical, notamment afin d'obtenir un faisceau ou une portion de faisceau
lumineux à coupure oblique.
19. Module de projecteur lumineux selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la surface de sortie (As1-As5) de la lentille est cylindrique ou torique, la section
de la surface de sortie de la lentille par un plan vertical parallèle à l'axe optique
étant convexe vers l'avant.
20. Module de projecteur lumineux selon l'une des revendications 7 ou 8, comportant un
réflecteur ellipsoïdal et une plieuse, caractérisé en ce que la surface de sortie (As1, As2) est choisie comme étant celle d'un cylindre de révolution
dont la section par un plan vertical passant par l'axe optique est un arc de cercle
convexe vers l'avant, et la surface d'entrée (Ae1, Ae2) est construite pour être stigmatique
entre le second foyer (Be) du réflecteur ellipsoïdal et l'infini.
21. Module selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la forme du bord (10) de la plieuse est prévue pour que le faisceau lumineux présente
une coupure en V.
22. Module selon la revendication 17 ou 18, caractérisé en ce que le bord de la plieuse présente une déformation (11) en bosse pour compenser, en partie,
les aberrations de la lentille.
23. Module selon la revendication 20 ou 21, caractérisé en ce que le bord (10a) de la plieuse présente de part et d'autre du plan vertical passant
par l'axe optique deux bosses (13, 14) reliées par une partie en cuvette (15) pour
constituer un module additionnel pour un code autoroute, renforçant la lumière dans
l'axe au-dessous de l'horizontale.
24. Module selon la revendication 20, caractérisé en ce que la surface d'entrée (Ae1) est telle que le chemin optique est constant du foyer externe
(Be) du réflecteur, jusqu'à un plan (Π1) tangent à la face de sortie (As1) en son
point d'intersection (h1) avec l'axe optique du module.
25. Module selon la revendication 20, caractérisé en ce que le foyer de la lentille (Lb) est décalé transversalement par rapport à l'axe optique
et le module éclaire dans une direction latérale par rapport à l'axe optique, la surface
d'entrée (Ae2) de la lentille (Lb) étant telle que le chemin optique est constant
entre le foyer (18) de la lentille et un plan vertical dont la trace (19) sur le plan
horizontal de l'axe optique est inclinée par rapport à cet axe.
26. Module selon l'une des revendications 7 à 19, caractérisé en ce que la source lumineuse (Dc, Dd, De) est en vue directe de la lentille, la surface de
sortie (As3, As4, As5) de la lentille est torique d'axe de révolution vertical, et
la surface d'entrée (Ae3, Ae4, Ae5) est définie pour donner un faisceau à coupure
horizontale.
27. Module selon l'une des revendications précédentes 7 à 26, caractérisé en ce que la source lumineuse (Dc, Dd) est constituée d'un émetteur lambertien rectangulaire
placé dans un plan vertical, orthogonal à l'axe optique.
28. Module selon l'une des revendications 7 à 26, caractérisé en ce que la source lumineuse (De) est constituée par une diode électroluminescente comportant
un dôme (21) protecteur transparent situé au-dessus de l'émetteur (22), lui-même placé
dans l'air.