[0001] L'invention a trait au domaine de l'éclairage et/ou de la signalisation, notamment
pour véhicules automobiles. Elle concerne plus particulièrement un dispositif lumineux
comprenant une source de lumière, un réflecteur et une optique de mise en forme des
rayons ainsi émis et déviés, agencés les uns par rapport aux autres pour la formation
d'un faisceau lumineux conforme à la réglementation.
[0002] Dans le contexte d'une application à un véhicule automobile, il est connu d'associer
à une source de lumière une lentille divergente pour former l'optique de mise en forme.
La disposition du foyer objet de cette lentille à l'opposé de la source de lumière
permet ainsi d'obtenir des dispositifs lumineux compacts, offrant ainsi une plus grande
latitude à la conception des dispositifs d'éclairage et/ou de signalisation.
[0003] L'utilisation de lentille divergente est ainsi associée à des modules lumineux dans
lesquels on se passe d'un élément couramment utilisé par ailleurs, à savoir un cache,
ou plieuse, pouvant permettre la création d'un faisceau à coupure dont le bord correspond
à la forme d'un bord dudit cache. Lorsque la lentille est associée à des sources existantes
du type filament, Xénon ou Led, on subit la forme et la taille de la source, globalement
carrée ou rectangulaire, de sorte qu'on ne peut obtenir qu'un faisceau à coupure plate.
[0004] Afin de réaliser un faisceau à coupure, l'ajout d'un module lumineux spécifique est
alors nécessaire pour la formation de la partie inclinée de la coupure. Cette coupure
s'obtient par alignement du bord supérieur des images de la source dans le faisceau
projeté. Cet alignement associé à la taille des sources conduit à un faisceau épais
avec la lumière concentré devant le véhicule qui risque d'éblouir le conducteur.
[0005] La présente invention s'inscrit dans ce contexte de recherche d'un dispositif lumineux
particulièrement compact et pouvant générer un faisceau à coupure. Elle vise à proposer
un dispositif lumineux de conception simple, limitant le nombre de composants à l'intérieur
du dispositif. L'invention propose dans ce contexte un dispositif lumineux, notamment
d'éclairage et/ou de signalisation pour véhicule automobile, comprenant une source
de lumière pilotée pour réaliser l'émission de rayons lumineux, ainsi qu'une optique
collectrice, disposée en regard de la source de lumière pour dévier les rayons lumineux
émis, et une optique de mise en forme des rayons pour l'émission d'un faisceau lumineux
en dehors du dispositif.
[0006] Selon l'invention, ces différents composants sont particuliers en ce que :
- la source de lumière est une source à semi-conducteur, comprenant au moins un substrat
et une pluralité d'éléments électroluminescents de dimensions submillimétriques qui
s'étendent depuis une première face du substrat, les éléments électroluminescents
pouvant notamment prendre la forme de bâtonnets,
- et l'optique de mise en forme est une lentille divergente.
[0007] Par ailleurs, par optique collectrice, on entend notamment un réflecteur ou une lentille,
le réflecteur présentant l'avantage de pouvoir réduire l'encombrement axial.
[0008] Notamment, l'optique collectrice peut consister en un réflecteur de forme elliptique
ou pseudo-elliptique, dont la face interne forme une face de réflexion des rayons
lumineux émis tournée vers la première face du substrat de la source de lumière.
[0009] Selon différentes caractéristiques de l'invention, prises seules ou en combinaison,
on pourra prévoir que :
- les composants du dispositif que sont la source, l'optique collectrice et la lentille
divergente formant l'optique de mise en forme sont agencés relativement à un axe commun,
formant l'axe optique du dispositif, de telle sorte que la source est disposée au
moins en partie sur, ou au voisinage de, cet axe, que l'optique collectrice présente
des foyers positionnés sur cet axe et que la lentille divergente est centrée sur,
ou au voisinage de, cet axe ;
- les éléments électroluminescents s'étendent perpendiculairement, ou sensiblement perpendiculairement,
à l'axe optique du dispositif, en rapprochement de l'optique collectrice ; dans ce
qui suit, on entend par sensiblement perpendiculaire ou parallèle une orientation
présentant un léger décalage par rapport à la perpendiculaire ou la parallèle, par
exemple de l'ordre de 1 à 5° ;
- les éléments électroluminescents sont alignés sur l'axe optique à une hauteur équivalente
de la base pour chaque élément électroluminescent, et par exemple sensiblement à mi-hauteur
de ces éléments ;
- la source de lumière est agencée au voisinage d'un premier foyer du réflecteur elliptique
ou pseudo-elliptique, notamment au premier foyer ;
- la source de lumière présente une luminance variable selon la direction de l'axe optique
;
- une zone de forte luminance est agencée sur le bord de la source de lumière opposé
à la lentille divergente formant l'optique de mise en forme ; par zone de forte luminance,
on entend une zone dont la luminance est plus forte que la luminance de la zone voisine
;
- le bord présentant une zone de forte luminance est disposé sur le premier foyer de
l'optique collectrice ;
- la luminance variable est obtenue par une densité et/ou une hauteur des éléments électroluminescents
;
- la luminance variable peut être obtenue, alternativement ou cumulativement à ce qui
précède, par une variation de l'alimentation des éléments électroluminescents ;
- la lentille divergente formant l'optique de mise en forme est disposée sur l'axe optique
du dispositif de sorte que le foyer objet de la lentille divergente est confondu avec,
ou à tout le moins est au voisinage de, le deuxième foyer du réflecteur elliptique
ou pseudo-elliptique formant l'optique collectrice ;
- l'optique collectrice est adaptée pour projeter l'image de la partie de forte luminance
de la source à l'opposé de la lentille divergente, au voisinage du foyer objet de
cette lentille divergente, de sorte que les rayons correspondant ressortent parallèle
à l'axe optique en formant la coupure du faisceau émis en sortie de la lentille divergente
;
- la source de lumière présente une dimension principale, cette source étant agencée
de sorte que cette dimension principale s'étende transversalement à l'axe optique
du dispositif ;
- la source de lumière présente une forme rectangulaire, dont le petit côté est parallèle
à l'axe optique ; par source de lumière rectangulaire, on entend que la surface d'émission
définie par l'agencement des éléments électroluminescents présente une forme sensiblement
rectangulaire avec une longueur et une largeur déterminées, la largeur étant dans
ce cas parallèle à l'axe optique ; et les éléments électroluminescents de la source
peuvent être activées ou non pour former un faisceau route ou un faisceau code ;
- la source de lumière peut présenter une forme spécifique reprenant la forme que l'on
souhaite donner à la coupure du faisceau ; on peut mettre en oeuvre de la sorte une
forme basique de réalisation dans laquelle on associe une source de lumière à la forme
adéquate et un réflecteur elliptique ;
- la source de lumière est centrée sur l'axe optique.
[0010] Le dispositif lumineux tel qu'il vient d'être décrit peut notamment être mis en oeuvre
pour l'éclairage d'un véhicule automobile par un faisceau susceptible de prendre la
forme d'un faisceau à coupure, l'optique collectrice et la lentille divergente étant
configurés de manière à former le faisceau, à coupure ou non après réfraction par
la lentille des rayons émis par la source et déviés par l'optique collectrice. Le
dispositif lumineux permet ainsi de réaliser des fonctions d'éclairage et/ou de signalisation
telles que feu de croisement, feu antibrouillard, et/ou le « code-virage ».
[0011] Dans ce dernier cas notamment, le bord de coupure du faisceau à coupure peut être
généré par des rayons lumineux émis depuis un bord de la source de lumière à éléments
électroluminescents ; et ce bord de coupure du faisceau à coupure peut être généré
par des rayons lumineux émis depuis un bord de la source de lumière à éléments électroluminescents
configuré pour émettre des rayons de forte luminance. Comme précédemment, par forte
luminance, on entend des rayons dont la luminance est plus forte que la luminance
des rayons d'une zone voisine.
[0012] Les caractéristiques de l'invention mentionnées ci-dessus, ainsi que d'autres, apparaîtront
plus clairement à la lecture ci-dessous de la description détaillée d'exemples non
limitatifs, en se référant aux dessins annexés parmi lesquels :
- la figure 1 est une représentation schématique d'un module lumineux selon un mode
de réalisation de l'invention, dans lequel une source de lumière à semi-conducteur
est rendue solidaire d'un support de manière à émettre vers un réflecteur configuré
pour renvoyer les rayons émis vers une lentille divergente, deux tracés de rayons
étant représentés à titre d'exemple pour illustrer le principe de l'invention ;
- la figure 2 est une représentation schématique du module lumineux de la figure 1,
vu de dessus, dans laquelle on a retiré la lentille divergente pour illustrer la forme
que prendrait le faisceau projeté dans le plan de la source en l'absence de lentille
divergente, étant entendu que selon l'invention, c'est cette image qui est projetée
sur la route lorsque la lentille divergente est présente ;
- et la figure 3 est une représentation schématique en perspective d'une portion de
la source de lumière à semi-conducteur comportant une pluralité d'éléments électroluminescents,
sous forme de bâtonnets, s'étendant en saillie d'un substrat et dans laquelle on a
rendu visible en coupe une rangée de ces éléments électroluminescents, sous forme
de bâtonnets.
[0013] Un dispositif lumineux 1, notamment pour l'éclairage et/ou la signalisation d'un
véhicule automobile, comporte une source de lumière 2, notamment logée dans un boîtier
fermé par une glace et qui définit un volume interne de réception 3, schématisé sur
la figure 1, de cette source de lumière. Le dispositif lumineux comporte en outre
une optique collectrice 4, formant élément de déviation des rayons lumineux émis par
la source de lumière 2 et une optique de mise en forme 6. Le dispositif est configuré
de sorte que l'optique de mise en forme 6 est adaptée à imager à l'infini la source
de lumière par déviation d'au moins une partie des rayons lumineux émis par cette
source de lumière. On saura décrire ci-après l'intérêt d'un tel dispositif notamment
pour la réalisation d'un feu de croisement, c'est à dire un faisceau à coupure.
[0014] Sur la figure 1, la source de lumière 2 est disposée sur un bâti 7, formant moyen
de d'échange de la chaleur émise par la source de lumière. L'optique collectrice 4,
prenant ici la forme d'un réflecteur elliptique, est également disposé sur le bâti
7, en recouvrement de la source de lumière. Le bâti 7 supporte également des moyens
d'alimentation électrique de la source, ici non représentés, pour l'alimentation et
l'activation des éléments électroluminescents de la source de lumière.
[0015] L'optique de mise en forme 6 est centrée sur un axe optique 60 du dispositif lumineux
selon l'invention, sur lequel est en outre disposée la source de lumière. Dans l'exemple
illustré, la source de lumière 2 est centrée transversalement sur l'axe optique 60
(tel que visible sur la figure 2) et elle est disposée verticalement de manière à
ce que l'axe optique passe à hauteur des éléments émissifs composant cette source
de lumière. On comprend que dans une variante de réalisation, la source peut être
entièrement disposée d'un seul côté de cet axe optique.
[0016] La source de lumière 2 est orientée de sorte que les rayons qu'elle émet soient dirigés
principalement vers l'élément de déviation 4 des rayons, un cache ici non représenté
pouvant être disposé au voisinage de la source de lumière pour bloquer des rayons
qui partiraient vers l'optique de mise en forme sans entrer en contact au préalable
de l'élément de déviation. Un tel cache serait en pratique sensiblement vertical et
disposé à proximité de la source, entre la source et l'optique de mise en forme.
[0017] La source de lumière 2 comprend selon l'invention une pluralité d'éléments électroluminescents
8, de dimensions submillimétriques, qui sont agencés en saillie d'un substrat 10 de
manière à former ici des bâtonnets de section hexagonale. Les éléments électroluminescents
s'étendent perpendiculairement au substrat et perpendiculairement à l'axe optique
du dispositif, en rapprochement de l'élément de déviation 4 des rayons. On peut notamment
prévoir que dans ce contexte, l'axe optique est situé à mi-hauteur de la hauteur moyenne
des éléments électroluminescents équipant cette source de lumière 2.
[0018] En variante, on peut aussi placer la source sous l'axe qui alors passerait au voisinage
de la surface émettrice supérieure formée au voisinage de l'extrémité libre des éléments
électroluminescents, le cas échéant au voisinage d'une surface supérieure d'un matériau
de conversion de longueur d'onde.
[0019] Ces éléments électroluminescents 8 peuvent être regroupés, notamment par des connexions
électriques propres à chaque ensemble, en une pluralité de zones. Dans le cas illustré
sur la figure 2, on peut noter un raccordement électrique des bâtonnets tel que sont
formés trois ensembles de bâtonnets, parmi lesquelles au moins un premier ensemble
81, un deuxième ensemble 82 et un troisième ensemble 83 que l'on décrira plus en détails
ci-après.
[0020] Tel que cela a été précisé, le bâti 7 joue le rôle d'un élément de support de la
source de lumière 2 et celui d'un dispositif de refroidissement associé à la source
de lumière, la source de lumière à éléments électroluminescents étant ici collée sur
ce dispositif de refroidissement. En variante, la source de lumière peut être soudée
sur une plaque de circuits imprimés, lui-même assemblé au bâti formant radiateur,
éventuellement par un adhésif bon conducteur de chaleur.
[0021] L'élément de déviation 4 des rayons présente dans l'exemple illustré la forme d'un
réflecteur elliptique, ou tout au moins configuré de manière elliptique, c'est-à-dire
présentant deux foyers optiques tels que les rayons passant par le premier foyer avant
leur déviation par le réflecteur passent par le deuxième foyer après leur déviation.
On comprend que par premier foyer F1, on entend le cas échéant une pluralité de premiers
foyers, et dans une solution optimisée une ligne de premiers foyers correspondant
à un bord de la source, et que par deuxième foyer F2, on entend le cas échéant une
ligne plane courbe comme représenté sur la figure 2. La source de lumière 2 est disposée
sur le premier foyer F1 du réflecteur, tandis que l'optique de mise en forme 6 est
disposée en fonction de la position du deuxième foyer F2 du réflecteur tel que cela
sera décrit ci-après plus en détails. On comprend que la face interne du réflecteur
forme une face de réflexion des rayons lumineux émis tournée vers la première face
du substrat de la source de lumière en saillie de laquelle sont agencés les bâtonnets
électroluminescents.
[0022] L'optique de mise en forme 6 prend la forme d'une lentille divergente, telle qu'illustrée
schématiquement sur la figure 1. La lentille divergente est agencée sur l'axe optique
60 du dispositif lumineux de sorte que son foyer objet F est commun au deuxième foyer
F2 du réflecteur. On saura décrire ci-après l'intérêt de telles dispositions, notamment
en se référant aux trajets des rayons lumineux illustrés sur les figures 1 et 2. De
manière générale, les composants du dispositif lumineux que sont la source, le réflecteur
et la lentille divergente sont agencés relativement à cet axe optique 60 du dispositif
lumineux, de telle sorte que la source de lumière est disposée au moins en partie
sur cet axe, que le réflecteur présente des foyers positionnés sur cet axe et que
la lentille divergente est centrée sur cet axe.
[0023] On va dans un premier temps décrire la structure d'une source de lumière 2 à semi-conducteurs
comportant des éléments électroluminescents de dimensions submillimétriques, sous
forme de bâtonnets, notamment en se référant à la figure 3.
[0024] La source de lumière 1 comprend une pluralité de bâtonnets électroluminescents 8
qui prennent naissance sur une première face d'un substrat 10. Chaque bâtonnet électroluminescent,
ici formé par utilisation de nitrure de gallium (GaN), s'étend perpendiculairement,
ou sensiblement perpendiculairement, en saillie du substrat, ici réalisé à base de
silicium, d'autres matériaux comme du carbure de silicium pouvant être utilisés sans
sortir du contexte de l'invention. A titre d'exemple, les bâtonnets électroluminescents
pourraient être réalisés à partir d'un alliage de nitrure d'aluminium et de nitrure
de gallium (AlGaN), ou à partir d'un alliage de phosphures d'aluminium, d'indium et
de gallium (AllnGaP).
[0025] Le substrat 10 présente une face inférieure 12, sur laquelle est rapportée une première
électrode 14, et une face supérieure 16, en saillie de laquelle s'étendent les bâtonnets
électroluminescents 8, jouant le rôle de la première face du substrat précédemment
évoquée, et sur laquelle est rapportée une deuxième électrode 18. Différentes couches
de matériaux sont superposées sur la face supérieure 16, notamment après la croissance
des bâtonnets électroluminescents depuis le substrat ici obtenue par une approche
ascendante. Parmi ces différentes couches, on peut trouver au moins une couche de
matériau conducteur électriquement, afin de permettre l'alimentation électrique des
bâtonnets. Cette couche est gravée de manière à relier tel ou tel bâtonnet entre eux,
l'allumage de ces bâtonnets électroluminescents pouvant alors être commandé simultanément
par un module de commande ici non représenté. On pourra prévoir qu'au moins deux bâtonnets
électroluminescents ou au moins deux groupes de bâtonnets électroluminescents sont
agencés pour être allumés de manière distincte par l'intermédiaire d'un système de
contrôle de l'allumage.
[0026] Comme cela a été précisé précédemment, il est envisagé de raccorder les bâtonnets
électroluminescents par des ensembles de bâtonnets adressables sélectivement les uns
des autres et au sein desquels chaque bâtonnet est piloté simultanément, ces ensembles
prenant ici la forme de bandes, au nombre de trois dans l'exemple illustré sur la
figure 2.
[0027] Les bâtonnets électroluminescents s'étirent depuis le substrat et, tel que cela est
visible sur la figure 3, ils comportent chacun un noyau 19 en nitrure de gallium,
autour duquel sont disposés des puits quantiques 20 formés par une superposition radiale
de couches de matériaux différents, ici du nitrure de gallium et du nitrure de gallium-indium,
et une coque 21 entourant les puits quantiques également réalisé en nitrure de gallium.
[0028] Chaque bâtonnet électroluminescent s'étend selon un axe d'allongement 22 définissant
sa hauteur, la base de chaque bâtonnet étant disposée dans un plan 24 de la face supérieure
16 du substrat 10.
[0029] Les bâtonnets électroluminescents 8 d'une même source de lumière présentent avantageusement
la même forme. Ils sont chacun délimités par une face terminale 26 et par une paroi
circonférentielle 28 qui s'étend le long de l'axe d'allongement du bâtonnet. Lorsque
les bâtonnets électroluminescents sont dopés et font l'objet d'une polarisation, la
lumière résultante en sortie de la source à semi-conducteurs est émise essentiellement
à partir de la paroi circonférentielle 28, étant entendu que des rayons lumineux peuvent
sortir également de la face terminale 26. Il en résulte que chaque bâtonnet électroluminescent
agit comme une unique diode électroluminescente et que la luminance de cette source
est améliorée d'une part par la densité des bâtonnets électroluminescents 8 présents
et d'autre part par la taille de la surface éclairante définie par la paroi circonférentielle
et qui s'étend donc sur tout le pourtour, et toute la hauteur, du bâtonnet.
[0030] La paroi circonférentielle 28 d'un bâtonnet électroluminescent 8, correspondant à
la coquille de nitrure de gallium, est recouverte par une couche d'oxyde conducteur
transparent (OCT) 29 qui forme l'anode de chaque bâtonnet complémentaire à la cathode
formée par le substrat. Cette paroi circonférentielle 28 s'étend le long de l'axe
d'allongement 22 depuis le substrat 10 jusqu'à la face terminale 26, la distance de
la face terminale 26 à la face supérieure 16 du substrat, depuis laquelle prennent
naissance les bâtonnets électroluminescents 8, définissant la hauteur de chaque bâtonnet.
A titre d'exemple, on prévoit que la hauteur d'un bâtonnet électroluminescent 8 est
comprise entre 1 et 10 micromètres, tandis que l'on prévoit que la plus grande dimension
transversale de la face terminale, perpendiculairement à l'axe d'allongement 22 du
bâtonnet concerné, soit inférieure à 2 micromètres. On pourra également prévoir de
définir la surface d'un bâtonnet, dans un plan de coupe perpendiculaire à cet axe
d'allongement 22, dans une plage de valeurs déterminées, et notamment entre 1.96 et
4 micromètres carré.
[0031] On comprend que, lors de la formation des bâtonnets électroluminescents 8, la hauteur
peut être modifiée d'une zone de la source de lumière à l'autre, de manière à accroitre
la luminance de la zone correspondante lorsque la hauteur moyenne des bâtonnets la
constituant est augmentée. Ainsi, un groupe de bâtonnets électroluminescents peut
avoir une hauteur, ou des hauteurs, différentes d'un autre groupe de bâtonnets électroluminescents,
ces deux groupes étant constitutifs de la même source de lumière à semi-conducteur
comprenant des bâtonnets électroluminescents de dimensions submillimétriques.
[0032] Il est notamment visible sur les figures 1 et 3 que les bâtonnets électroluminescents
8 de deux rangées présentent une hauteur moyenne plus importante que la hauteur moyenne
des autres bâtonnets. Il sera décrit ci-après comment ces bâtonnets, ici deux rangées,
forment un premier ensemble avantageusement disposé au voisinage d'un bord de la source
de lumière agencé au premier foyer F1 du réflecteur.
[0033] La forme des bâtonnets électroluminescents 8 peut également varier d'un dispositif
à l'autre, notamment sur la section des bâtonnets et sur la forme de la face terminale
26. Les bâtonnets présentent une forme générale cylindrique, et ils peuvent notamment,
tel qu'illustré sur la figure 3, présenter une forme de section polygonale, et plus
particulièrement hexagonale. On comprend qu'il importe que de la lumière puisse être
émise à travers la paroi circonférentielle, que celle-ci présente une forme polygonale
ou circulaire.
[0034] Par ailleurs, la face terminale 26 peut présenter une forme sensiblement plane et
perpendiculaire à la paroi circonférentielle, de sorte qu'elle s'étend sensiblement
parallèlement à la face supérieure 16 du substrat 10, tel que cela est illustré sur
la figure 3, ou bien elle peut présenter une forme bombée ou en pointe en son centre,
de manière à multiplier les directions d'émission de la lumière sortant de cette face
terminale.
[0035] Dans une variante non représentée, la source de lumière 2 à semi-conducteur peut
comporter en outre une couche d'un matériau polymère dans laquelle les bâtonnets électroluminescents
sont au moins partiellement noyées. Le matériau polymère, qui peut notamment être
à base de silicone, crée une couche protectrice qui permet de protéger les bâtonnets
électroluminescents sans gêner la diffusion des rayons lumineux. En outre, il est
possible d'intégrer dans cette couche de matériau polymère des moyens de conversion
de longueur d'onde, et par exemple des luminophores, aptes à absorber au moins une
partie des rayons émis par l'un des bâtonnets et à convertir au moins une partie de
ladite lumière d'excitation absorbée en une lumière d'émission ayant une longueur
d'onde différente de celle de la lumière d'excitation. On pourra prévoir indifféremment
que les moyens de conversion de longueur d'onde sont noyés dans la masse du matériau
polymère, ou bien qu'ils sont disposés en surface de la couche de ce matériau polymère.
[0036] La source de lumière peut comporter en outre un revêtement de matériau réfléchissant
la lumière qui est disposé entre les bâtonnets électroluminescents 8 pour dévier les
rayons, initialement orientés vers le substrat, vers la face terminale 26 des bâtonnets
électroluminescents 8. En d'autres termes, la face supérieure 16 du substrat 10 peut
comporter un moyen réfléchissant qui renvoie les rayons lumineux, initialement orientés
vers la face supérieure 16, vers la face de sortie de la source de lumière. On récupère
ainsi des rayons qui autrement seraient perdus. Ce revêtement est disposé entre les
bâtonnets électroluminescents 8 sur la couche d'oxyde conducteur transparent 29.
[0037] Les bâtonnets électroluminescents 8 sont agencés en matrice à deux dimensions. Cet
agencement pourrait être tel que les bâtonnets soient agencés en quinconce. De manière
générale, les bâtonnets sont disposés à intervalles réguliers sur le substrat 10 et
la distance de séparation de deux bâtonnets électroluminescents immédiatement adjacents,
dans chacune des dimensions de la matrice, doit être au minimum égale à 2 micromètres,
afin que la lumière émise par la paroi circonférentielle 28 de chaque bâtonnet 8 puisse
sortir de la matrice de bâtonnets électroluminescents. Par ailleurs, on prévoit que
ces distances de séparation, mesurées entre deux axes d'allongement 22 de bâtonnets
adjacents, ne soient pas supérieures à 100 micromètres.
[0038] Les bâtonnets électroluminescents de dimensions submillimétriques définissent dans
un plan, sensiblement parallèle au substrat, une surface d'émission déterminée, qui
présente une forme sensiblement rectangulaire avec une longueur et une largeur déterminées.
Tel qu'illustré sur la figure 2, les termes de longueur et de largeur sont employés
pour définir les dimensions principales de la surface d'émission formée par les bâtonnets
dans le plan parallèle au substrat. Et il est notable sur cette figure 2 que la source
de lumière est agencée pour que d'une part la largeur, ou petit côté, de la surface
d'émission rectangulaire soit parallèle à l'axe optique et que d'autre part une longueur,
ou grand côté, soit centrée sur cet axe optique, étant entendu qu'on pourrait avoir
un agencement excentré. En d'autres termes, dans la direction transversale perpendiculaire
à l'axe optique dans le plan du substrat, la source de lumière, ou à tout le moins
la surface d'émission définie par les éléments électroluminescents, est disposée symétriquement
sur l'axe optique. On décrira ci-après l'agencement de la source de lumière longitudinalement,
c'est-à-dire le long de l'axe optique. On comprend de ce qui précède, et tel que cela
est illustré sur la figure 2, que la dimension principale de la source de lumière,
ou à tout le moins de la surface d'émission définie par les éléments électroluminescents,
s'étend transversalement, c'est-à-dire perpendiculairement, à l'axe optique.
[0039] Tel que cela a été décrit précédemment, dans l'exemple illustré selon l'invention,
la source de lumière 2 présente des bâtonnets électroluminescents agencés en trois
ensembles activables sélectivement qui présentent chacun une forme de bande, ces bandes
étant empilées le long de l'axe optique 60. Ces bandes formant respectivement le premier
ensemble 81, le deuxième ensemble 82 et le troisième ensemble 83, sont séparées de
leur voisine immédiate par une ligne de démarcation, tel que cela est notamment visible
sur la figure 2. Cette ligne de démarcation entre deux ensembles successifs suit ici
la forme d'une portion de droite, et on comprendra qu'elle pourrait être obtenue indifféremment
par la réalisation physique d'un muret s'étendant en saillie du substrat, ou uniquement
réalisée par le raccordement électrique distinct des ensembles de bâtonnets.
[0040] Dans chacun des cas, on comprend que les bâtonnets, associés respectivement à l'un
ou l'autre des deux ensembles de part et d'autre de la ligne de démarcation, sont
connectés électriquement pour que les ensembles soient activables sélectivement.
[0041] Le premier ensemble 81 présente des bâtonnets dont la hauteur moyenne est supérieure
à la hauteur moyenne des bâtonnets du deuxième ensemble 82 et supérieure à celle des
bâtonnets du troisième ensemble 83. Tel que précisé précédemment, la source de lumière
1 est agencée de sorte que c'est le premier ensemble 81 qui est disposée sur le premier
foyer de l'élément de déviation 4 des rayons. Les ensembles de bâtonnets disposés
plus à distance de ce premier foyer présentent une hauteur moyenne de bâtonnets sensiblement
égale entre eux, mais inférieur à celle du premier ensemble 81, qui génère ainsi une
luminance plus importante que les autres ensembles de bâtonnets. Il en résulte une
source de lumière qui présente une luminance variable le long de la direction de l'axe
optique.
[0042] Dans ce contexte, on peut prévoir de configurer chacun des éléments électroluminescents
de sorte que le premier ensemble 81 de bâtonnets présente une luminance plus importante
de 3 à 4 fois la luminance moyenne des autres ensembles de bâtonnets.
[0043] On comprend de ce qui précède que des éléments de pilotage associés à la source de
lumière 2 sont configurés pour piloter l'activation du premier ensemble 81 distinctement
de celle du deuxième 82 et/ou du troisième 83 ensemble.
[0044] On va maintenant décrire plus en détails les positions relatives les uns par rapport
aux autres de la source de lumière 2, du réflecteur elliptique formant l'élément de
déviation optique 4 et de la lentille divergente formant l'optique de mise en forme
6, et l'impact que cela a sur le trajet des rayons.
[0045] Le réflecteur elliptique présente un premier foyer sur lequel est positionnée la
source de lumière, et plus particulièrement le bord d'extrémité longitudinal correspondant
au premier ensemble de bâtonnets, et un deuxième foyer confondu avec le foyer objet
de la lentille divergente. Ce point concordant du deuxième foyer du réflecteur et
du foyer de la lentille divergente est situé de l'autre côté de la lentille divergente
par rapport à la source de lumière et le réflecteur. En d'autres termes, la lentille
divergente est positionnée entre le premier et le deuxième foyer du réflecteur.
[0046] Des premiers rayons (représentés sur la figure 1 par des traits à simple flèche)
sont émis depuis le premier ensemble 81 de bâtonnets 8, c'est-à-dire depuis la zone
de la source de lumière sensiblement située sur le premier foyer du réflecteur. Il
en résulte une déviation des rayons émis en direction du deuxième foyer du réflecteur,
celui-ci étant elliptique ou tout au moins configuré de manière à respecter ce principe
de réflexion elliptique à double foyer. Ces rayons, avant d'atteindre le deuxième
foyer du réflecteur, arrivent sur la lentille divergente. L'incidence de ces rayons
étant telle qu'ils passent théoriquement par le foyer objet de la lentille, puisque
confondu avec le deuxième foyer du réflecteur, les rayons sont alors projetés en sortie
de la lentille divergente parallèlement, ou sensiblement parallèlement, à l'axe optique
60.
[0047] Des deuxièmes rayons (représentés sur la figure 1 par des traits à double flèche)
sont émis depuis le deuxième ou troisième ensemble de bâtonnets 8, correspondant à
une zone de la source de lumière située en aval du premier foyer du réflecteur, c'est-à-dire
située entre le premier foyer et le deuxième foyer du réflecteur. Il en résulte des
rayons déviés qui seraient amenés à couper l'axe optique en amont du deuxième foyer
du réflecteur, en l'absence de lentille, tel qu'illustré également sur la figure 2.
Ces rayons, avant d'atteindre ce point de focalisation théorique, arrivent sur la
lentille divergente. L'incidence de ces rayons étant telle qu'ils passent théoriquement
en amont du foyer objet de la lentille, puisque confondu avec le deuxième foyer du
réflecteur, les rayons sont alors projetés en sortie de la lentille divergente avec
une inclinaison par rapport à l'axe optique 60, sous l'horizon défini par cet axe
optique 60.
[0048] En d'autres termes, le réflecteur est adapté pour projeter l'image de la partie très
lumineuse de la source à l'opposé de la lentille divergente, au voisinage du foyer
objet de cette lentille divergente, de sorte que les rayons correspondant ressortent
parallèle à l'axe optique en formant la coupure du faisceau émis en sortie de la lentille
divergente.
[0049] On sait ainsi réaliser un faisceau de type feu de croisement, avec une coupure de
faisceau bien nette délimitée par le bord de la source de lumière disposé sur le premier
foyer du réflecteur elliptique.
[0050] Il est dès lors à noter l'intérêt d'avoir un premier ensemble 81 de bâtonnets, disposés
au contact de ce bord de la source de lumière correspondant au bord de coupure, qui
est configuré pour avoir une luminance plus élevée que les autres ensembles de bâtonnets.
On réalise ainsi dans le faisceau projeté une zone de forte intensité lumineuse, juste
sous le bord de coupure.
[0051] Dans l'exemple illustré, la plus forte luminance est obtenue par une hauteur moyenne
plus importante des bâtonnets 8 de ce premier ensemble 81, mais on comprendra que
cette forte luminance pourrait être obtenue différemment, par une plus grande densité
de bâtonnets par exemple. Dans chacun de ces cas, une zone de forte luminance est
agencée sur le bord d'extrémité longitudinale arrière 80 de la source de lumière 2,
c'est-à-dire le bord de la source de lumière opposé à la lentille divergente. Comme
cela a pu être précisé précédemment, ce bord présentant une zone de forte luminance
est disposé sur le premier foyer du réflecteur elliptique ou pseudo-elliptique. Ceci
est notamment rendu visible sur la figure 2, où on a illustré schématiquement les
zones de projection théorique des rayons correspondant à chacun des trois ensembles
de bâtonnets, c'est-à-dire les zones de projection en l'absence de la lentille divergente,
illustrée à cet effet sur la figure 2 en pointillés. Le bord d'extrémité longitudinale
arrière 80 de la source de lumière à bâtonnets 8, positionné sur le premier foyer
F1 du réflecteur 4, est imagé par un bord de coupure 100 du faisceau projeté. On constate
que le faisceau projeté par imagerie d'une source de lumière rectangulaire par l'intermédiaire
du réflecteur elliptique 4 présente une forme incurvée au voisinage du deuxième foyer
du réflecteur, en l'absence de la lentille divergente. Le premier ensemble 81 de bâtonnets,
de forte luminance et disposé au voisinage direct du bord d'extrémité longitudinal
arrière 80, génère une première partie 101 du faisceau projeté, plus intense, et successivement,
chaque ensemble de bâtonnets, dont la luminance diminue en s'éloignant du premier
ensemble 81 de bâtonnets, génère une partie de faisceau de moins en moins intense,
et coupant l'axe optique en amont du deuxième foyer F2 théorique, de sorte qu'ils
sont amenés à être projetés sous l'horizon, de plus en plus proche du véhicule, lorsqu'ils
sont corrigés par l'optique de mise en forme 6 et notamment la lentille divergente.
[0052] Dans un fonctionnement de base, des éléments de pilotage associé à la source de lumière
commandent l'activation sélective des bâtonnets électroluminescents présents dans
chacun des ensembles de bâtonnets. Le pilotage de ces ensembles peut être sélectif
en ce que l'intensité d'alimentation de chacun des ensembles de bâtonnets varie selon
leur éloignement du bord d'extrémité longitudinale 80 de la source de lumière 2. On
forme ici un faisceau de type feu de croisement, avec un bord de coupure, étant entendu
que d'autres types de faisceau pourraient être réalisés, notamment en modifiant la
position de la source de lumière par rapport au premier foyer du réflecteur. On comprend
que pour modifier la luminance d'une zone à l'autre, on pourra jouer sur l'alimentation
distincte des zones tout aussi bien que sur la hauteur et/ou la densité des éléments
électroluminescents en saillie du substrat, et que l'on pourra mettre en oeuvre l'une
et/ou l'autre de ces modes de réalisation décrits précédemment.
[0053] La présente invention s'applique tout particulièrement à un projecteur avant de véhicule
automobile, et elle s'intègre notamment dans une face avant de véhicule.
[0054] Les modes de mise en oeuvre s'appliquent aux sources de lumière comprenant aussi
bien des bâtonnets électroluminescents s'étendant respectivement en saillie d'un même
substrat, tels que décrit ci-dessus, qu'avec des blocs émissifs obtenus par découpage
de couches électroluminescentes superposées sur un même substrat, ces blocs remplaçant
les bâtonnets.
[0055] Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme du métier
à la structure du dispositif lumineux qui vient d'être décrite à titre d'exemple non
limitatif, dès lors qu'elle utilise au moins une source de lumière comprenant une
pluralité d'éléments électroluminescents, une optique collectrice, par exemple un
réflecteur elliptique ou pseudo-elliptique, et une lentille divergente. En tout état
de cause, l'invention ne saurait se limiter au mode de réalisation spécifiquement
décrit dans ce document, et s'étend en particulier à tous moyens équivalents et à
toute combinaison techniquement opérante de ces moyens.
1. Dispositif lumineux (1), notamment d'éclairage et/ou de signalisation pour véhicule
automobile, comprenant une source de lumière (2) pilotée pour réaliser l'émission
de rayons lumineux, ainsi qu'une optique collectrice (4) disposée en regard de la
source de lumière pour dévier les rayons lumineux émis, et une optique de mise en
forme (6) des rayons pour l'émission d'un faisceau lumineux en dehors du dispositif,
caractérisé en ce que la source de lumière est une source à semi-conducteur, comprenant au moins un substrat
(10) et une pluralité d'éléments électroluminescents (8) de dimensions submillimétriques
qui s'étendent depuis une première face (16) du substrat, et en ce que l'optique de mise en forme est une lentille divergente.
2. Dispositif lumineux (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'optique collectrice est un réflecteur de forme elliptique ou pseudo-elliptique,
dont la face interne forme une face de réflexion des rayons lumineux émis tournée
vers la première face du substrat de la source de lumière.
3. Dispositif lumineux (1) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les composants du dispositif que sont la source (2), l'optique collectrice (4) et
la lentille divergente formant l'optique de mise en forme (6) sont agencés relativement
à un axe commun, formant l'axe optique (60) du dispositif, de telle sorte que la source
est disposée au moins en partie sur, ou au voisinage de, cet axe, que l'optique collectrice
présente des foyers (F1, F2) positionnés sur cet axe et que la lentille divergente
est centrée sur, ou au voisinage de, cet axe.
4. Dispositif lumineux (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les éléments électroluminescents (8) s'étendent perpendiculairement, ou sensiblement
perpendiculairement, à l'axe optique (60) du dispositif, en rapprochement de l'optique
collectrice (4).
5. Dispositif lumineux (1) selon l'une des revendications précédentes, en combinaison
avec la revendication 2, caractérisé en ce que la source de lumière (2) est agencée au premier foyer du réflecteur elliptique ou
pseudo-elliptique formant optique collectrice (4).
6. Dispositif lumineux (1) selon l'une des revendications précédentes, en combinaison
avec la revendication 3, caractérisé en ce que la source de lumière (2) présente une luminance variable selon la direction de l'axe
optique (60).
7. Dispositif lumineux (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'une zone de forte luminance est agencée sur le bord (80) de la source de lumière (2)
opposé à la lentille divergente formant l'optique de mise en forme (6).
8. Dispositif lumineux (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le bord (80) présentant une zone de forte luminance est disposé sur le premier foyer
(F1) de l'optique collectrice (4).
9. Dispositif lumineux (1) selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que la luminance variable de la source de lumière (2) est obtenue par une densité et/ou
une hauteur des éléments électroluminescents (8).
10. Dispositif lumineux (1) selon l'une des revendications précédentes, en combinaison
avec les revendications 2 et 3, caractérisé en ce que la lentille divergente formant l'optique de mise en forme (6) est disposée sur l'axe
optique (60) du dispositif de sorte que le foyer objet (F) de la lentille divergente
est confondu avec, ou au voisinage de, le deuxième foyer (F2) du réflecteur elliptique
ou pseudo-elliptique formant l'optique collectrice (4).
11. Dispositif lumineux (1) selon l'une des revendications précédentes, en combinaison
avec la revendication 3, caractérisé en ce que la source de lumière (2) présente une dimension principale, cette source étant agencée
de sorte que cette dimension principale s'étende transversalement à l'axe optique
(60) du dispositif.
12. Dispositif lumineux (1) selon l'une des revendications précédentes, en combinaison
avec la revendication 2, caractérisé en ce que la source de lumière (2) est centrée sur l'axe optique (60) du dispositif.
13. Dispositif lumineux (1) selon l'une des revendications précédentes pour l'éclairage
d'un véhicule automobile par un faisceau à coupure, l'optique collectrice et la lentille
divergente étant configurés de manière à former le faisceau à coupure après réfraction
par la lentille des rayons émis par la source et déviés par l'optique collectrice.
14. Dispositif lumineux (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le bord de coupure (100) du faisceau à coupure est généré par des rayons lumineux
émis depuis un bord (80) de la source de lumière (2) à éléments électroluminescents.
15. Dispositif lumineux selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le bord de coupure (100) du faisceau à coupure est généré par des rayons lumineux
émis depuis un bord (80) de la source de lumière (2) à éléments électroluminescents
configuré pour émettre des rayons de forte luminance.