EP1496304A1 - Feu de signalisation pour véhicule - Google Patents

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EP1496304A1
EP1496304A1 EP04291747A EP04291747A EP1496304A1 EP 1496304 A1 EP1496304 A1 EP 1496304A1 EP 04291747 A EP04291747 A EP 04291747A EP 04291747 A EP04291747 A EP 04291747A EP 1496304 A1 EP1496304 A1 EP 1496304A1
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EP
European Patent Office
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screen
light according
signaling
signaling light
pattern
Prior art date
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EP04291747A
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German (de)
English (en)
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EP1496304B1 (fr
Inventor
Jean-Claude Gasquet
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Valeo Vision SAS
Original Assignee
Valeo Vision SAS
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S43/00—Signalling devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. brake lamps, direction indicator lights or reversing lights
    • F21S43/20—Signalling devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. brake lamps, direction indicator lights or reversing lights characterised by refractors, transparent cover plates, light guides or filters
    • F21S43/255—Filters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S43/00—Signalling devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. brake lamps, direction indicator lights or reversing lights
    • F21S43/20—Signalling devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. brake lamps, direction indicator lights or reversing lights characterised by refractors, transparent cover plates, light guides or filters
    • F21S43/26—Refractors, transparent cover plates, light guides or filters not provided in groups F21S43/235 - F21S43/255
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S43/00—Signalling devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. brake lamps, direction indicator lights or reversing lights
    • F21S43/20—Signalling devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. brake lamps, direction indicator lights or reversing lights characterised by refractors, transparent cover plates, light guides or filters
    • F21S43/235—Light guides

Definitions

  • the invention relates to a lighting device and / or vehicle signaling, and more particularly at a traffic light for vehicles with at least one compartment equipped with a lamp, with an optical system to form a beam, a screen in front of the lamp and an ice cream.
  • LEDs Light emitting diodes
  • EP 1 149 732 proposes a traffic light with a reflector associated with an optical system composed of lenses, and a pierced opaque screen holes through which the different beams produced by the lenses to give the appearance of mini illuminated beaches.
  • Such a montage is relatively delicate: a not insignificant part of light does not pass in holes and is absorbed by the screen, especially because of the tolerances of manufacturing. The energy efficiency of such a system is relatively low.
  • the object of the invention is, above all, to provide a signaling light to lamp that allows to obtain a pixel appearance with a good performance Energy. It is desirable, furthermore, that the signaling light remains simple and economical manufacturing.
  • a vehicle signaling light of the kind defined above is characterized in that the screen is made of a material transparent or translucent, and includes a set of patterns allowing to provide at the output of said screen, by direct transmission and / or by reflection internally, a spatial distribution of light energy in localized, in particular almost punctual, by transferring the essential the light energy entering the screen.
  • a source bright type incandescent lamp Preferably there is a source bright type incandescent lamp.
  • Led light-emitting diodes
  • “most of the light energy” is understood to mean the makes the screen work optically as if it were, schematically, a flat screen and neutral, so we recover the screen output almost any light energy.
  • the set of patterns is advantageously constituted by the repetition according to a determined geometrical arrangement, for example hexagonal (in honeycomb) or matrix, of an elementary pattern.
  • the patterns are joined, to have the maximum optical efficiency, but it is also possible to provide zones between the patterns that do not have the optical properties of said patterns.
  • the elementary pattern advantageously has the shape of a funnel bounded, on the exit side, by a substantially frustoconical axis of rotation parallel to that of the light beam, which connected by its small base to a coaxial cylindrical pin projecting forwards, this funnel being delimited on the side of the entrance by a cavity of revolution to stepped meridian, preferably substantially at right angles, favoring the total reflection.
  • the revolution cavity may comprise a central portion cylindrical whose bottom is orthogonal to the beam direction to allow a direct transmission, the open end towards the rear of this cavity being followed by a first annular surface orthogonal to the beam direction then by a cylindrical surface of larger diameter than the central part, leading to the back of the screen.
  • the fire may include a style screen pierced with holes specific to receive the ends of the pawns, this style screen hiding the patterns that are find behind him.
  • this style screen hiding the patterns that are find behind him.
  • the ends of the pions protrude the style screen.
  • the front end of a pin is advantageously provided with least one motif, of the torus type, capable of ensuring the spatial distribution of the outgoing light.
  • the traffic light comprises a system collimator capable of forming a pseudo-collimated luminous flux, that is to say parallel or substantially parallel, collected by the rear portion of the screen.
  • the collimator system preferably comprises a Fresnel lens, or variant a parabolic reflector.
  • the material used for the screen may be PMMA (polymethyl methacrylate) or PC (polycarbonate) according to thermal constraints.
  • the screen can have a circular or rectangular shape depending of the desired style. It can be flat or three-dimensional, especially with sliding of each elementary pattern parallel to the direction of the beam bright to obtain apparent outlets, corresponding to the ends cylindrical pins, distributed in space for example according to a surface parallel to the exit ice.
  • the inclination of the generatrices of the frustoconical surface of a motive is chosen to ensure total reflection.
  • the ratio of the input diameter of a pattern to the output diameter is advantageously of the order of three to five, preferably of the order of four.
  • the input diameter of a pattern may be of the order of 15 to 25 mm, in particular 20 mm while the output diameter may be of the order of 3 to 10 mm, especially 5 mm.
  • the red exit ice has pink areas of reduced area corresponding to the usable area illuminated by the exit of a screen pattern.
  • a fire signaling A for a vehicle comprising at least one equipped compartment C of a lamp L, with an optical system S to form a beam, a screen E in front of the lamp and an exit glass G.
  • the output ice G is generally transparent. Although this element is called “ice” it can be made of a transparent material or translucent other than glass.
  • the optical system S consists of a Fresnel lens 1 which collects the luminous flux of the source L following a solid angle of maximum amplitude, including in the axial direction.
  • the midpoint of the filament is substantially at the focus of the lens 1.
  • the Fresnel lens 1 outputs a beam pseudo-collimated beam 2 such as 2a, 2b parallel or substantially parallel.
  • the Fresnel lens 1, or an equivalent optical element traversed by the light beam constitutes a primary screen.
  • the light source may be of the filament lamp type, the least expensive. But we can replace it with one or more diodes electroluminescent, especially in the case where the light source is associated with the Fresnel lens 1.Use electroluminescent diodes light source has advantages: we can then afford to use "crystal", that is to say non-colored, output ice-creams, since the fire color can be obtained directly by the appropriate choice of the diode: we can obtain so-called "Californian” fires, that is to say all white. In addition, the light-emitting diodes are "cold” and heat-resistant compared to conventional filament lamps, the distance between the diodes and the screens can be reduced, and in fact very compact lights in depth.
  • the screen E is a concentrator screen, crystal or colored, in one transparent or translucent material. It consists of a set of patterns 3 to ensure the output of the screen, by direct transmission and / or by internal reflection, a spatial distribution of light energy in areas localized 4 almost punctual, having the appearance of pixels or points elementary. Screen E is located inside Fire A and is lit by the stream bright 2.
  • the elementary pattern 3 of the screen E has the shape of a funnel (Figs.4 and 5) delimited, on the side of the exit of the light, by a surface 5 substantially frustoconical axis parallel to that of the beam luminous.
  • the inclination of the generatrices of the surface 5 with respect to the axis is chosen to ensure the total reflection of a light ray such as 2a which enters directly in the screen E and arrives on the surface 5.
  • the ray 2a undergoes at least another internal reflection before leaving pattern 3 by zone 4.
  • the frustoconical surface 5 is connected, by its small base, to a pawn cylindrical coaxial 6 protruding forward of which the front end, orthogonal to the axis of the surface 5, constitutes the localized zone 4.
  • the pattern 3 is delimited, from side of the entrance of the light, by a cavity of revolution 7 to meridian in Right angle bleachers, promoting total reflection.
  • the cavity 7 (see FIG. 5) comprises a cylindrical central portion 7a whose bottom 7b is orthogonal to the axis of the pattern and to the direction of the beam 2, to allow direct transmission as shown for the light beam 2b in Fig.1.
  • the open end towards the rear of Part 7a is followed by a first annular surface 7c orthogonal to the axis of the pattern 3, then by a cylindrical surface 7d of larger diameter than the central portion 7a, leading to the back of the screen E.
  • the front end of the pin 6 is orthogonal to the axis of the pattern 3 and is advantageously provided with at least one and preferably several patterns 8, torus type, suitable for ensuring the spatial distribution of the outgoing light.
  • the input diameter De (FIG. 6) of a pattern 3 may be of the order of 20mm, while the outlet diameter Ds, corresponding to the diameter of the pawn cylindrical 6, is of the order of 5mm. More generally, the relationship between input diameter De and the output diameter Ds is of the order of four (per example between 3.5 and 4.5, especially between 3.8 and 4.2). Patterns 3 can be organized in honeycombs, the centers of the two-row patterns successive ones being shifted so that one obtains a configuration hexagonal centers. The pitch of the reasons, that is to say the distance between two neighboring centers, is then 17.3mm with the numerical example of dimensions of the previous pattern 3. We can adopt a pattern matrix organization with centers aligned on orthogonal rows and columns between they; the pattern pitch is then 14.1 mm with the same numerical example of dimensions.
  • the screen E may be circular in shape as illustrated in FIG. rectangular shape or other, depending on the style sought.
  • the screen E is molded in one piece, the material used being PMMA (polymethyl methacrylate) or PC (polycarbonate) according to thermal constraints.
  • the color of the primary screen constituted by the lens 1
  • Fig.1 and Fig.7 the reasons 3 are organized in a plane system orthogonal to the axis of the light beam.
  • Fig.10 shows the back of a screen E whose elements 3 have undergone such a shift leading to a three-dimensional version.
  • a B-style screen consisting of an opaque plate comprising distributed holes to receive the pins 6 is advantageously provided for hide the concentrator screen E. Only the front ends of the pawns 6 (Fig.8), through which the light can go out, are visible. These ends front of the pins 6 can protrude on the screen B to improve the vision lateral. Alternatively, the front ends are flush with the surface of the screen B.
  • Fig.6 shows a section of a pattern 3 and illustrates the management of light and the light ray behavior inside the screen E.
  • the set of collimated rays of the incident light beam 2 is concentrated towards the apparent exit zone 4 constituted by the end before the cylindrical pin 6.
  • the main outgoing beam 9 is in the extension of the pin 6.
  • a cone beam 10 whose angle at the apex depends on the inclination of the generators of the frustoconical surface 5 is in additionally obtained.
  • Various light rays of lesser intensity are scattered.
  • the angle of inclination of the generators of the surface 5 on the axis of the pattern 3 is about 30 °.
  • the set of patterns 3 makes it possible to transfer most of the energy light entering the screen E and ensures its spatial distribution output. All It is as if the screen E was a flat, neutral screen with two parallel faces.
  • a beam such as 2a enters the pattern 3 through the face 7c (Fig.5) orthogonal to the radius and undergoes internal reflection on the surface frustoconical 5.
  • the reflected ray is returned to the cylindrical surface of the pion 6 where he undergoes a new internal reflection to reach the front of the pawn 6 from which he comes out undergoing a refraction.
  • Fig.2 shows an alternative embodiment according to which the system optical S includes a parabolic reflector R whose focus is confused with the center of the filament of the lamp L.
  • the concentrator screen E is similar to that of Fig.1, with style B screen.
  • Fig.3 shows in vertical axial section a traffic light, similar to that of Fig. 1, intended to constitute a direction indicator or flashing amber, with a crystal E screen.
  • the embodiment of FIG. 3 aims at ensuring an improvement of the appearance traffic light at the rear of the vehicle when it is off. It is recalled that the rear traffic lights, when turned on, have different colors depending on their function.
  • the backup light is usually white
  • the direction indicator is usually orange or amber
  • the stop and tail lights are red. When the fires are extinguished, it may result in different aspects in the block rear view of the vehicle.
  • Some builders want the appearance of the rear signal block (when off) is more uniform and a homogeneous color, usually red.
  • FIG. 3 using the principle of subtractive synthesis of colors, offers a flashing amber whose red appearance, when off, is significantly improved. A similar provision could be provided for the reverse light.
  • the red Ga exit ice has, in areas such as 11 traversed by a beam from a pin 6, an area 12, forming a pellet, of pink hue allowing to obtain at the exit a beam of amber color by subtraction of color.
  • a white backup light can be obtained with a screen primary 1, S green and pink 12 areas.
  • a flashing function / indicator direction can be obtained with an amber L lamp or a primary screen 1, S amber and pink areas 12.
  • the size of the pink tablets on the ice cream is chosen in particular according to the distance separating 6 pawn pellets: the closer the distance is, the more the pellets may be small, the objective being that the pellets recover the entire light (or most of the light) coming out from the corresponding 6 pawns coaxial.
  • the surfaces of the zones 12 are reduced, which makes it possible to minimize consequently the pink surface of the exit ice.
  • the dimensions pink zones 12 are adapted to the distance between the pin 6 and the ice Ga. The more the pieces 6 are close to the ice Ga, the more the zones 12 are small.
  • the Illuminated surface area is very discreet.
  • the invention makes it possible to obtain, with a conventional lamp system, a signaling light having an appearance similar to that obtained with LEDs much more expensive.
  • the invention also allows to select one or more light-emitting diodes as a light source, in order to obtain fires of different example more compact or "crystal" version.
  • the light output of optical systems using the concept of reflection is excellent.
  • the red appearance of a traffic light at the level of the functions flashing and reversing, can be improved by increasing the trompe-l'oeil effect for the final observer.

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Abstract

Feu de signalisation pour véhicule comportant au moins un compartiment équipé d'une source lumineuse, avec un système optique (S) pour former un faisceau, un écran (E) en avant de la lampe et une glace de sortie. L' écran (E) est en une matière transparente ou translucide, et comporte un ensemble de motifs (3) permettant d'assurer en sortie, par transmission directe et / ou par réflexion interne, une répartition spatiale de l'énergie lumineuse dans des zones localisées (4), quasiment ponctuelles, en transférant l'essentiel de l'énergie lumineuse entrant dans l'écran. <IMAGE>

Description

L'invention est relative à un dispositif d'éclairage et/ou de signalisation pour véhicule, et plus particulièrement à un feu de signalisation pour véhicule comportant au moins un compartiment équipé d'une lampe, avec un système optique pour former un faisceau, un écran en avant de la lampe et une glace de sortie.
Les feux de signalisation sont réalisés depuis longtemps avec des lampes à filament comme sources de lumière qui donnent une tache lumineuse continue. De nouvelles sources de lumière sont apparues telles que les diodes électroluminescentes (led) qui permettent de réaliser les fonctions de signalisation en concentrant la lumière dans des zones de dimensions réduites. Il en résulte une apparence différente, que l'on peut qualifier de « discrète », car il y a formation de points lumineux séparés. Cette concentration de la lumière en des points est en outre favorable à une meilleure perception du signal lumineux.
Les diodes électroluminescentes (« led ») étant relativement coûteuses, on a cherché à réaliser des feux de signalisation utilisant des sources lumineuses classiques à lampe mais présentant un aspect « discret » de points lumineux, également appelés « pixels », semblable à celui obtenu avec des leds.
EP 1 149 732 propose un feu de signalisation avec un réflecteur associé à un système optique composé de lentilles, et un écran opaque percé de trous par lesquels doivent passer les différents faisceaux produits par les lentilles pour donner l'apparence de mini plages éclairées. Un tel montage est relativement délicat : une partie non négligeable de lumière ne passe pas dans les trous et est absorbée par l'écran, notamment en raison des tolérances de fabrication. Le rendement énergétique d'un tel système est relativement faible.
L'invention a pour but, surtout, de fournir un feu de signalisation à lampe qui permette d'obtenir une apparence de pixels avec un bon rendement énergétique. Il est souhaitable, en outre, que le feu de signalisation reste d'une fabrication simple et économique.
Selon l'invention, un feu de signalisation pour véhicule, du genre défini précédemment, est caractérisé en ce que l'écran est en une matière transparente ou translucide, et comporte un ensemble de motifs permettant d'assurer en sortie dudit écran, par transmission directe et / ou par réflexion interne, une répartition spatiale de l'énergie lumineuse dans des zones localisées, notamment quasiment ponctuelles, en transférant l'essentiel de l'énergie lumineuse entrant dans l'écran. De préférence il y a une source lumineuse du type lampe à incandescence. Cependant, il est également possible de les remplacer par une ou plusieurs diodes électroluminescentes (led). On comprend par exemple par « l'essentiel de l'énergie lumineuse », le fait que l'écran travaille optiquement comme s'il s'agissait, schématiquement, d'un écran plat et neutre, on récupère donc en sortie d'écran quasiment toute l'énergie lumineuse.
Les zones localisées de distribution de l'énergie lumineuse ont l'apparence de pixels ou points élémentaires. On a donc des zones éclairées qui peuvent être clairement distinctes et espacées les unes des autres.
L'ensemble de motifs est avantageusement constitué par la répétition selon une disposition géométrique déterminée, par exemple hexagonale (en nids d'abeille) ou matricielle, d'un motif élémentaire. De préférence, les motifs sont jointifs, pour avoir le rendement optique maximum, mais on peut aussi prévoir des zones entre les motifs ne présentant pas les propriétés optiques desdits motifs.
Le motif élémentaire présente avantageusement la forme d'un entonnoir délimité, du côté de la sortie, par une surface sensiblement tronconique de révolution d'axe parallèle à celui du faisceau lumineux, qui se raccorde par sa petite base à un pion cylindrique coaxial en saillie vers l'avant, cet entonnoir étant délimité du côté de l'entrée par une cavité de révolution à méridienne en gradins, de préférence sensiblement à angle droit, favorisant la réflexion totale.
La cavité de révolution peut comprendre une partie centrale cylindrique dont le fond est orthogonal à la direction du faisceau pour permettre une transmission directe, l'extrémité ouverte vers l'arrière de cette cavité étant suivie par une première surface annulaire orthogonale à la direction du faisceau puis par une surface cylindrique de plus grand diamètre que la partie centrale, débouchant sur la face arrière de l'écran.
Le feu peut comprendre un écran de style percé de trous propres à recevoir les extrémités des pions, cet écran de style masquant les motifs qui se trouvent derrière lui. De préférence les extrémités des pions font saillie sur l'écran de style.
L'extrémité frontale d'un pion est avantageusement munie d'au moins un motif, du genre tore, propre à assurer la répartition spatiale de la lumière sortante.
De préférence le feu de signalisation comporte un système collimateur propre à former un flux lumineux pseudo-collimaté, c'est à dire parallèle ou sensiblement parallèle, recueilli par la partie arrière de l'écran. Le système collimateur comprend de préférence une lentille de Fresnel, ou en variante un réflecteur parabolique.
La matière utilisée pour l'écran peut être du PMMA (polyméthyl méthacrylate) ou du PC (polycarbonate) selon les contraintes thermiques.
L'écran peut avoir une forme circulaire ou rectangulaire en fonction du style recherché. Il peut être plan ou en trois dimensions notamment avec glissement de chaque motif élémentaire parallèlement à la direction du faisceau lumineux pour obtenir des sorties apparentes, correspondant aux extrémités des pions cylindriques, réparties dans l'espace par exemple selon une surface parallèle à la glace de sortie.
L'inclinaison des génératrices de la surface tronconique d'un motif est choisie de manière à assurer la réflexion totale.
Le rapport du diamètre d'entrée d'un motif au diamètre de sortie est avantageusement de l'ordre de trois à cinq, de préférence de l'ordre de quatre. Le diamètre d'entrée d'un motif peut être de l'ordre de 15 à 25 mm, notamment 20 mm tandis que le diamètre de sortie peut être de l'ordre de 3 à 10 mm, notamment de 5 mm.
Il est possible en utilisant ce principe via une synthèse soustractive d'améliorer l'aspect rouge d'une fonction de signalisation, telle que feu de recul ou indicateur de direction, lorsqu'elle est éteinte. La glace de sortie rouge comporte des zones roses de surface réduite correspondant à la surface utile éclairée par la sortie d'un motif de l'écran.
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 en détail avec référence aux dessins annexés, mais qui ne sont nullement limitatifs. Sur ces dessins :
  • Fig.1 est un schéma en coupe verticale axiale d'un compartiment de feu de signalisation selon l'invention.
  • Fig.2 montre, semblablement à Fig.1, une variante de réalisation.
  • Fig.3 montre le feu de Fig.1 avec une glace de sortie prévue pour améliorer l'aspect rouge.
  • Fig.4 est une vue en perspective de l'avant d'un motif de l'écran, à plus grande échelle.
  • Fig.5 est une vue en perspective éclatée du motif de Fig.4.
  • Fig.6 est un schéma illustrant le trajet des rayons lumineux dans un motif de l'écran, à plus grande échelle.
  • Fig.7 est une vue en perspective de l'avant de l'écran.
  • Fig.8 est une vue en perspective, sous un autre angle, de l'avant de l'écran muni d'un écran de style.
  • Fig.9 est une vue en perspective de l'arrière d'une version plane de l'écran, et
  • Fig.10 est une vue en perspective de l'arrière d'une version en trois dimensions de l'écran.
    • En se reportant à Fig.1 des dessins, on peut voir un feu de signalisation A pour véhicule comportant au moins un compartiment C équipé d'une lampe L, avec un système optique S pour former un faisceau, un écran E en avant de la lampe et une glace de sortie G.
    Le terme "avant " doit être compris en considérant le sens de propagation de la lumière. Ainsi, pour un feu de signalisation situé à l'arrière du véhicule et éclairant vers l'arrière, l'écran E tout en se trouvant en avant de la lampe L suivant le sens de propagation de la lumière, se trouvera derrière cette lampe suivant le sens normal de progression du véhicule. Dans le cas d'un feu de signalisation A situé à l'avant du véhicule, l'écran E se trouve en avant de la lampe L quel que soit le sens considéré.
    La glace de sortie G est généralement transparente. Bien que cet élément soit appelé "glace" il peut être réalisé en une matière transparente ou translucide autre que le verre.
    Selon la réalisation de Fig.1 le système optique S est constitué par une lentille de Fresnel 1 qui recueille le flux lumineux de la source L suivant un angle solide d'amplitude maximale, y compris suivant la direction axiale. Le point milieu du filament se trouve sensiblement au foyer de la lentille 1. La lentille de Fresnel 1 fournit en sortie un faisceau pseudo-collimaté 2 à rayons tels que 2a, 2b parallèles ou sensiblement parallèles. La lentille de Fresnel 1, ou un élément optique équivalent, traversée par le faisceau lumineux constitue un écran primaire.
    La source lumineuse peut être de type lampe à filament, la moins coûteuse. Mais on peut la remplacer avec une ou plusieurs diodes électroluminescentes, tout particulièrement dans le cas où la source lumineuse est associée à la lentille de Fresnel 1.Utiliser des diodes électroluminescentes comme source lumineuse présente des avantages : on peut alors se permettre d'utiliser des glaces de sortie G « cristal », c'est-à-dire non colorées, puisque la couleur du feu peut être obtenue directement par le choix approprié de la diode : on peut obtenir des feux dits en version « californienne », c'est-à-dire tous blancs. En outre, les diodes électroluminescentes étant « froides « et résistant bien à la chaleur comparativement aux lampes à filament classique, on peut diminuer la distance entre les diodes et les écrans, et de fait obtenir des feux très compacts en profondeur.
    L'écran E est un écran concentrateur, cristal ou coloré, en une matière transparente ou translucide. Il est constitué par un ensemble de motifs 3 permettant d'assurer en sortie de l'écran, par transmission directe et / ou par réflexion interne, une répartition spatiale de l'énergie lumineuse dans des zones localisées 4 quasiment ponctuelles, ayant l'apparence de pixels ou points élémentaires. L'écran E est situé à l'intérieur du feu A et est éclairé par le flux lumineux 2.
    Le motif élémentaire 3 de l'écran E présente la forme d'un entonnoir (Figs.4 et 5) délimité, du côté de la sortie de la lumière, par une surface 5 sensiblement tronconique de révolution d'axe parallèle à celui du faisceau lumineux. L'inclinaison des génératrices de la surface 5 par rapport à l'axe est choisie pour assurer la réflexion totale d'un rayon lumineux tel que 2a qui entre directement dans l'écran E et arrive sur la surface 5. Le rayon 2a subit au moins une autre réflexion interne avant de sortir du motif 3 par la zone 4.
    La surface tronconique 5 se raccorde, par sa petite base, à un pion cylindrique coaxial 6 en saillie vers l'avant dont l'extrémité frontale, orthogonale à l'axe de la surface 5, constitue la zone localisée 4. Le motif 3 est délimité, du côté de l'entrée de la lumière, par une cavité de révolution 7 à méridienne en gradins à angle droit, favorisant la réflexion totale.
    La cavité 7 (voir Fig.5) comprend une partie centrale cylindrique 7a dont le fond 7b est orthogonal à l'axe du motif et à la direction du faisceau 2, pour permettre une transmission directe comme illustré pour le rayon lumineux 2b sur Fig.1. L'extrémité ouverte vers l'arrière de la partie 7a est suivie par une première surface annulaire 7c orthogonale à l'axe du motif 3, puis par une surface cylindrique 7d de plus grand diamètre que la partie centrale 7a, débouchant sur la face arrière de l'écran E.
    L'extrémité frontale du pion 6 est orthogonale à l'axe du motif 3 et est avantageusement munie d'au moins un et de préférence de plusieurs motifs 8, du genre tore, propres à assurer la répartition spatiale de la lumière sortante.
    Le diamètre d'entrée De (Fig.6) d'un motif 3 peut être de l'ordre de 20mm, tandis que le diamètre de sortie Ds, correspondant au diamètre du pion cylindrique 6, est de l'ordre de 5mm. Plus généralement, le rapport entre le diamètre d'entrée De et le diamètre de sortie Ds est de l'ordre de quatre (par exemple entre 3.5 et 4.5, notamment entre 3.8 et 4.2). Les motifs 3 peuvent être organisés en nids d'abeille, les centres des motifs de deux rangées successives étant décalés de sorte que l'on obtienne une configuration hexagonale des centres. Le pas des motifs, c'est-à-dire la distance entre deux centres voisins, est alors de 17.3mm avec l'exemple numérique de dimensions du motif 3 précédent. On peut adopter une organisation matricielle des motifs avec les centres alignés sur des rangées et des colonnes orthogonales entre elles ; le pas des motifs est alors de 14.1 mm avec le même exemple numérique de dimensions.
    Bien entendu, il est possible d'avoir des paramètres différents, en fonction des exigences du style ou de contraintes ponctuelles.
    L'écran E peut être de forme circulaire comme illustré sur Fig.7 ou de forme rectangulaire ou autre, en fonction du style recherché. L'écran E est moulé d'une seule pièce, la matière utilisée pouvant être du PMMA (polyméthyl méthacrylate) ou du PC (polycarbonate) selon les contraintes thermiques.
    La couleur de l'écran primaire, constitué par la lentille 1, peut être cristal (incolore), rouge ou verte pour réaliser de la colorimétrie par synthèse soustractive avec une glace de sortie de couleur conjuguée.
    Selon la représentation de Fig.1 et Fig.7 les motifs 3 sont organisés dans un système plan orthogonal à l'axe du faisceau lumineux. En variante, on peut faire glisser chaque élément 3 parallèlement à la direction du faisceau lumineux pour obtenir des sorties apparentes réparties dans l'espace, par exemple selon une surface parallèle à une glace de sortie G inclinée par rapport à la verticale. Fig.10 montre l'arrière d'un écran E dont les éléments 3 ont subi un tel glissement conduisant à une version en trois dimensions.
    Un écran de style B constitué par une plaque opaque comportant des trous répartis pour recevoir les pions 6 est avantageusement prévu pour cacher l'écran concentrateur E. Seules les extrémités frontales des pions 6 (Fig.8), par lesquelles la lumière peut sortir, sont visibles. Ces extrémités frontales des pions 6 peuvent faire saillie sur l'écran B pour améliorer la vision latérale. En variante, les extrémités frontales affleurent la surface de l'écran B.
    Le fonctionnement du feu de signalisation est illustré par Fig.6 qui montre une section d'un motif 3 et illustre la gestion de la lumière et le comportement des rayons lumineux à l'intérieur de l'écran E.
    L'ensemble des rayons collimatés du faisceau lumineux incident 2 est concentré vers la zone de sortie 4 apparente constituée par l'extrémité avant du pion cylindrique 6. Le faisceau sortant principal 9 est dans le prolongement du pion 6. Un faisceau conique 10 dont l'angle au sommet dépend de l'inclinaison des génératrices de la surface tronconique 5 est en outre obtenu. Divers rayons lumineux de moindre intensité sont dispersés.
    Dans l'exemple de Fig.6 l'angle d'inclinaison des génératrices de la surface 5 sur l'axe du motif 3 est d'environ 30°.
    Tous les rayons lumineux tombant sur la face d'entrée du motif 3 sont bien transmis vers l'extérieur sans perte de rendement. Les extrémités frontales 4 des pions 6 ont l'apparence d'une led et constituent des points lumineux séparés, discrets.
    L'ensemble des motifs 3 permet de transférer l'essentiel de l'énergie lumineuse entrant dans l'écran E et assure sa répartition spatiale en sortie. Tout se passe comme si l'écran E était un écran plat, neutre, à deux faces parallèles.
    Un rayon tel que 2a entre dans le motif 3 en traversant la face 7c (Fig.5) orthogonale au rayon et subit une réflexion interne sur la surface tronconique 5. Le rayon réfléchi est renvoyé sur la surface cylindrique du pion 6 où il subit une nouvelle réflexion interne pour atteindre la face frontale du pion 6 dont il sort en subissant une réfraction.
    Le rayon 2b qui entre dans le motif 3 par le fond 7b (Fig.5) traverse sans déviation le motif 3 et le pion 6.
    Fig.2 montre une variante de réalisation selon laquelle le système optique S comprend un réflecteur parabolique R dont le foyer est confondu avec le centre du filament de la lampe L. L'écran concentrateur E est semblable à celui de Fig.1, avec écran de style B.
    Fig.3 montre en coupe axiale verticale un feu de signalisation, semblable à celui de Fig.1, prévu pour constituer un indicateur de direction ou clignotant ambre, avec un écran E cristal.
    La réalisation de Fig.3 vise à assurer une amélioration de l'aspect rouge d'un feu de signalisation, situé à l'arrière du véhicule, lorsqu'il est éteint. On rappelle que les feux de signalisation arrière, lorsqu'ils sont allumés, présentent des couleurs différentes selon leur fonction. Le feu de recul est généralement blanc, l'indicateur de direction est généralement orangé ou ambre, tandis que les feux de stop et d'éclairage arrière sont rouges. Lorsque les feux sont éteints, il peut en résulter des aspects différents dans le bloc optique arrière du véhicule. Certains constructeurs souhaitent que l'aspect du bloc de signalisation arrière (lorsqu'il est éteint) soit plus uniforme et présente une couleur homogène, généralement rouge.
    Fig.3, en utilisant le principe de synthèse soustractive des couleurs, propose un clignotant ambre dont l'aspect rouge, lorsqu'il est éteint, est sensiblement amélioré. Une disposition semblable pourrait être prévue pour le feu de recul.
    La glace de sortie Ga rouge comporte, dans les zones telles que 11 traversées par un faisceau issu d'un pion 6, une zone 12, formant une pastille, de teinte rose permettant d'obtenir en sortie un faisceau de couleur ambre par soustraction de couleur. Un feu de recul blanc peut être obtenu avec un écran primaire 1,S vert et des zones 12 rose. Une fonction clignotant/indicateur de direction peut être obtenue avec une lampe L ambre ou un écran primaire 1,S ambre et les zones 12 rose. La dimension des pastilles de couleur rose sur la glace est choisie notamment en fonction de la distance séparant lesdites pastilles des pions 6 : plus la distance est rapprochée, plus les pastilles pourront être de petite taille, l'objectif étant que les pastilles récupèrent toute la lumière (ou l'essentiel de la lumière) sortant par les pions 6 correspondants coaxiaux.
    Les surfaces des zones 12 sont réduites ce qui permet de minimiser de manière conséquente la surface rose de la glace de sortie. Les dimensions des zones 12 rose sont adaptées à la distance entre le pion 6 et la glace Ga. Plus les pions 6 sont proches de la glace Ga, plus les zones 12 sont petites. La surface utile éclairée est très discrète.
    L'invention permet d'obtenir, avec un système à lampe classique, un feu de signalisation ayant un aspect semblable à celui obtenu avec des leds beaucoup plus coûteuses. Cependant, comme mentionné plus haut, l'invention permet aussi de sélectionner une ou plusieurs diodes électroluminescentes comme source lumineuse, afin d'obtenir des feux d'aspect différent, par exemple plus compacts ou en version « cristal ».
    Le rendement lumineux des systèmes optiques utilisant le concept de réflexion est excellent.
    L'aspect rouge d'un feu de signalisation, au niveau des fonctions clignotant et recul, peut être amélioré en augmentant l'effet trompe-l'oeil pour l'observateur final.

    Claims (17)

    1. Feu de signalisation pour véhicule comportant au moins un compartiment équipé d'au moins source lumineuse (L), avec un système optique (S) pour former un faisceau, un écran (E) en avant de la lampe et une glace de sortie (G), caractérisé en ce que l'écran (E) est en une matière transparente ou translucide, et comporte un ensemble de motifs (3) permettant d'assurer en sortie dudit écran (E), par transmission directe et / ou par réflexion interne, une répartition spatiale de l'énergie lumineuse dans des zones localisées (4), notamment quasiment ponctuelles, en transférant l'essentiel de l'énergie lumineuse entrant dans l'écran.
    2. Feu de signalisation selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ensemble de motifs (3) comporte une répétition selon une disposition géométrique déterminée d'un motif élémentaire (3).
    3. Feu de signalisation selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le motif élémentaire (3) présente la forme d'un entonnoir délimité, du côté de la sortie, par une surface (5) sensiblement tronconique de révolution d'axe parallèle à celui du faisceau lumineux, qui se raccorde par sa petite base à un pion cylindrique (6) coaxial en saillie vers l'avant, cet entonnoir étant délimité du côté de l'entrée par une cavité de révolution (7) à méridienne en gradins.
    4. Feu de signalisation selon la revendication 3, caractérisé en ce que les gradins de la cavité (7) sont sensiblement à angle droit, favorisant la réflexion totale.
    5. Feu de signalisation selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que la cavité de révolution (7) comprend une partie centrale cylindrique (7a) dont le fond (7b) est orthogonal à la direction du faisceau pour permettre une transmission directe, l'extrémité ouverte vers l'arrière de cette cavité étant suivie par une première surface annulaire (7c) orthogonale à la direction du faisceau puis par une surface cylindrique (7d) de plus grand diamètre que la partie centrale, débouchant sur la face arrière de l'écran.
    6. Feu de signalisation selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend un écran de style (B) percé de trous propres à recevoir les extrémités des pions (6), cet écran de style masquant les motifs qui se trouvent derrière lui.
    7. Feu de signalisation selon la revendication 6, caractérisé en ce les extrémités des pions (6) font saillie sur l'écran de style.
    8. Feu de signalisation selon l'une des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que l'extrémité frontale d'un pion est munie d'au moins un motif (8), du genre tore, propre à assurer la répartition spatiale de la lumière sortante.
    9. Feu de signalisation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un système collimateur comprenant une lentille de Fresnel (1), ou un réflecteur parabolique (R).
    10. Feu de signalisation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un écran primaire (1,S) de couleur cristal ou rouge.
    11. Feu de signalisation selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comporte un écran primaire (1,S) de couleur verte pour réaliser de la colorimétrie par synthèse soustractive, avec une glace de sortie (G,Ga) de couleur conjuguée.
    12. Feu de signalisation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'écran (E) est en trois dimensions avec glissement de chaque motif élémentaire (3) parallèlement à la direction du faisceau lumineux pour obtenir des sorties apparentes réparties dans l'espace.
    13. Feu de signalisation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le rapport du diamètre d'entrée (De) d'un motif (3) au diamètre de sortie (Ds) est de l'ordre de trois à cinq, de préférence de l'ordre de quatre.
    14. Feu de signalisation selon la revendication 13, caractérisé en ce que le diamètre d'entrée (De) d'un motif (3) est de l'ordre de 15 à 25 mm, notamment de l'ordre de 20 mm tandis que le diamètre de sortie (Ds) est de l'ordre de 3 à 10 mm, notamment de l'ordre de 5 mm.
    15. Feu de signalisation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la glace de sortie rouge comporte des zones rose (12) de surface réduite correspondant à la surface utile éclairée par la sortie d'un motif (3) de l'écran, pour améliorer l'aspect rouge d'une fonction de signalisation, telle que feu de recul ou indicateur de direction.
    16. Feu de signalisation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la source lumineuse (L) est une lampe à incandescence ou une ou plusieurs diodes électroluminescentes.
    17. Véhicule automobile caractérisé en ce qu'il est équipé d'au moins un feu de signalisation selon l'une au moins des revendications précédentes.
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