EP2199662A1 - Module d'éclairage perfectionné pour véhicule automobile - Google Patents
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- EP2199662A1 EP2199662A1 EP09179737A EP09179737A EP2199662A1 EP 2199662 A1 EP2199662 A1 EP 2199662A1 EP 09179737 A EP09179737 A EP 09179737A EP 09179737 A EP09179737 A EP 09179737A EP 2199662 A1 EP2199662 A1 EP 2199662A1
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- F21S41/141—Light emitting diodes [LED]
- F21S41/147—Light emitting diodes [LED] the main emission direction of the LED being angled to the optical axis of the illuminating device
- F21S41/148—Light emitting diodes [LED] the main emission direction of the LED being angled to the optical axis of the illuminating device the main emission direction of the LED being perpendicular to the optical axis
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Definitions
- the invention relates to a lighting module for a motor vehicle headlamp, giving a cut-off light beam, of the kind comprising a concave reflector, at least one light source arranged in the concavity of the reflector to illuminate, in particular at least one upwards, and a lens situated in front of the reflector and the light source, the reflector being associated with a folder, in particular a horizontal folder, the upper surface of which is reflective for folding the beam coming from the reflector, said folder having an edge of clean front end to form the cut in the lighting beam.
- folding is meant a substantially flat and reflective plate.
- a lighting module of the kind defined above is known from the patent EP-A-1 610 057 .
- Such a module makes it possible to obtain a very wide illumination beam with a clean cut across the entire width of the beam.
- This kind of module is well suited for lighting systems combining several modules with different optical axes and curvatures.
- a fog lamp generally uses two or three of these modules to give a light beam with a satisfactory distribution of illumination over the entire angular extent of the beam, in particular towards the angular limits of the beam.
- the object of the invention is, above all, to propose a module of the kind defined previously which makes it possible to obtain a beam in which the distribution of the light is improved in order to increase the illumination of the angular extreme zones, in particular those located at about ⁇ 35 ° C. ° on either side of the optical axis, without reducing the illumination of the central zone located substantially between + 10 ° and -10 ° on either side of the optical axis.
- the invention also aims to provide a sufficiently improved lighting module to constitute alone a fog lamp meeting the requirements imposed.
- the curvature of the front edge of the folder has, in particular, at least a maximum angularly located between the optical axis of the module and an angular limit of the beam.
- the curvature of the front edge of the folder has a maximum on each side of the optical axis.
- the front edge of the folder is symmetrical with respect to this optical axis.
- the curvature of the front edge of the folder has a secondary maximum located on or substantially on the optical axis.
- the wave surface coming from the source is comparable to a spherical wave surface
- the maximum curvature of the front edge of the folder is selected so that the illumination of the extreme angular zones of the beam, in particular in directions greater than or equal to ⁇ 35 ° on either side of the optical axis, is reinforced, without reducing the illumination of the central area.
- the surface of the reflector is such that light rays coming from the source and falling at points situated on the intersection of this surface and a normal vertical plane at the front edge of the folder, but separated from the source, are reflected in this vertical plane so as to converge at a point located at the intersection of the vertical plane and the edge of the folder.
- the lighting module is provided so that the illumination in the central zone between -10 ° and + 10 ° on either side of the optical axis is maintained with respect to a basic module whose folder would have a circular front edge of radius equal to the mean radius of curvature of the front edge, while the areas located at -35 ° and + 35 ° on either side of the optical axis, and corresponding to lines listed 9 -1 and 9-2 according to the R19-3 standard, have a higher illumination than that obtained with said basic module.
- the cut-off beam obtained is flat-cut, in particular being chosen between an anti-fog beam and a flat-cut code beam portion.
- the invention also relates to a projector comprising at least one module as defined above.
- the light source S is advantageously substantially punctual, in particular formed by a light-emitting diode enveloped by a globe or a hemispherical capsule, this diode having a light-scattering axis substantially orthogonal to the folder 4, and illuminating upwards.
- the front edge of the folder is given the shape of a plane curve with variable curvature. , whose curvature at a point is a continuous function of the distance x, or lateral coordinate, from this point to the optical axis Y, for the point considered.
- this part 5a corresponds to a circular arc of constant radius, centered on the optical axis Y.
- the ends of the arc 5a are connected, respectively, to an arc 5b1, 5b2 having a higher curvature.
- the radius of curvature (inverse of the curvature) of the arcs 5b1, 5b2 is smaller than that of the central part 5a.
- a portion 5c1, 5c2 provides the connection between the ends of the zones 5b1, 5b2 with strong curvature with end arcs 5d1, 5d2 convex forward, having a curvature less than or equal to that of the central portion 5a.
- the intermediate zones 5c1, 5c2 are of variable convexity with respect to the adjacent zones. All of these areas “recedes" with respect to the circle of radius Ra as represented in figure 5 .
- Areas with a high curvature 5b1, 5b2 make it possible to spread the beam laterally and to reinforce the illumination in the extreme angular zones, for example at ⁇ 35 ° on either side of the optical axis Y, by decreasing the intensities in the intermediate zones, and without affecting the central part of the beam whose illumination mainly depends on the central zone 5a of the curve.
- the area of the curve corresponding to the angles of the lines 8 according to the figure 6 5b) are small, the angles evolve rapidly with x, because of the strong curvature, so that there is more room for zones 5d, where the angles "more slowly” depending on x.
- the central portion of the beam generally corresponds to an angle of ⁇ 10 ° on either side of the optical axis and the angular extent of the central portion 5a of the folder is sufficient to ensure the desired intensity in the range ⁇ 10 °.
- the figure 4 represents the position of the centers of curvature for the different zones represented in figure 5 .
- C is the circle of radius Ra.
- O is the center of curvature for area 5a of radius Ra.
- 01 is the center of curvature for zone 5d2 of radius Rd.
- 02 is the center of curvature for the point of minimum radius of curvature (Rb), a point located at the end of zone 5b2.
- Rb minimum radius of curvature
- Fig. 5 illustrates the variation of the radius of curvature R at a point of the curve 5, as a function of its lateral distance, that is to say its distance x to the optical axis, range on the abscissa.
- the radius R carried on the ordinate, corresponds to the inverse of the curvature. It appears that the radius R passes through two minimum values Rb, on either side of the optical axis, corresponding to the points of greatest curvature of parts 5b1, 5b2.
- the central portion has a radius of curvature Ra constant in the example and the end parts a higher radius of curvature Rd also constant.
- the reflector 2 is determined to transform a spherical wave surface from the light source S into a wave surface returning to the curve 5 of the edge of the folder.
- Folder edge 5 is a solution of a differential equation involving the radius of curvature R (x) as discussed further, which solution can be found numerically by choosing an arbitrary point of the edge 5.
- the position from the source S being known, we take the point My ( Fig.2 ) of the edge belonging to the optical axis Y of the module, which axis passes through the center of the source; this reduces the choice of the point of passage to that of a simple real parameter, similar to the distance between foci in an ellipsoid.
- the reflector 2 is determined by a family of curves 2m, each curve 2m corresponding to the intersection of the reflector with a plane Em normal to the edge 5 at a current point M. Each curve 2m is located in a plane Em. The family of the curves 2m is obtained by moving the plane Em perpendicular to the edge 5.
- a 2m curve must have the following property.
- the points P, P1 are located on the curve 2m, which is such that the rays i, i1 are reflected along radii r, r1 pointing towards the point M of the edge 5.
- the rays reflecting r, r1 are therefore contained in the plane Em.
- the reflector 2 can thus be calculated as a parametric surface in x (dimension of a point M on the edge 5 of the bender, along the axis X) and according to the angle ⁇ , this angle being that formed between a radius such that r1, returned by the reflector 2 and falling on the edge 5 at the point M, and the plane of the folder (see Fig. 2 ).
- the lens 3 can be determined as follows.
- the section, or intersection, 3Em of the lens 3 with the plane Em defined above, corresponds to the section of a stigmatic lens between the point M of the folding edge 5 of the folder and the infinite, this plane containing the axis of the stigmatic lens.
- This section 3Em is delimited by two dioptres: a diopter of entry 3Eme, and a dioptre of exit 3Ems.
- the material, glass or transparent plastic, of the section 3Em is between these two diopters.
- this input diopter is constituted by a circular arc in the plane Em, convex towards the rear, of center ⁇ ( Fig.3 ) in the plane of the bender 5.
- the output diopter 3Ems is calculated so that a light ray u1, coming out of the lens 3 and coming from an incident ray q1 coming from the point M, is parallel to the horizontal plane of the folder 5.
- the lens 3 could be parameterized in the same way as the reflector, but a mesh in (x, h), h being the height of the points on the input face of the lens (see Fig. 2 and 3 ) allows a simpler calculation.
- the lens 3 is not revolution, especially around a vertical axis.
- Fig. 6 schematically illustrates the network of isolux curves obtained on a screen, generally at a distance of 25 m, with a module according to the invention.
- the illumination in the central zone between -10 ° and + 10 ° on either side of the optical axis is not decreased compared to a module whose folder would have a circular front edge of radius equal to the radius means of curvature of the edge 5 according to the invention.
- the zones situated approximately at -35 ° and + 35 ° on either side of the optical axis, and corresponding to the lines listed 9-1 and 9-2 according to the R19-3 standard, have a higher illuminance. higher than that of a module with a folding machine in an arc. Areas in which light has been taken to be transferred to lines 9-1 and 9-2 correspond to substantially at intermediate lines 8-1 and 8-2 between the central zone and the extreme zones.
- the invention thus allows optimization, in particular by the choice of R (x) from which the curve f (x) describing the front edge 5 of the folder is deduced, and offers greater flexibility.
- the optimization can result from comparative calculations made with different equations f (x) for curve 5.
- a module according to the invention can also serve as a basic module for a code projector.
- the angle ⁇ designates the angle between MI and the horizontal.
- ⁇ designates the center of the arc forming the input diopter 3Eme, ⁇ being located in the plane of the folder.
- the angle between ⁇ I and the horizontal is designated ⁇ .
- the figure 10 which represents the curve 5 in plan view, represents the trace of the plane normal to the points M of coordinates x 1 and x o
- ⁇ (x) remains low (in particular less than 3.5 °)
- the beam is improved without compromising compliance with the standards, in particular those concerning fog lamps.
- improved beam is understood here to mean that it is possible to increase the amount of light close to the vehicle at high lateral angles, a light that is more useful to the driver than distant light.
- the lens 3 ' can be determined as follows:
- the output diopter 3Ems' is calculated so that the light ray u1 'coming out of the lens 3' and coming from an incident ray q1 coming from the point M makes an angle ⁇ (x) with the horizontal plane of the folder 5.
- the calculation example for the lens 3 ' has the following modifications with respect to the example according to the first variant detailed above: as for the previous example, the point I is a current point which is in a plane perpendicular to the curve 5 passing through any point M 'thereof of lateral coordinate x.
- the lighting module is such that, for any plane perpendicular to the edge of the folder 5 at a point M, the intersection of the lens 3 with said plane is the section of a stigmatic lens between point M and infinity, the direction of emergent rays making an angle ⁇ with the plane of the folder, continuous function angle of the lateral coordinate (x) of said point M.
- the function ⁇ (x) is constant or increasing as a function of the lateral coordinate (x) of the point M.
- the function ⁇ (x) is constant and zero between the lateral coordinates of the points of the edges of the folder located on either side of a vertical plane containing the optical axis (Y) of the module, with preferably the angle of the normal planes at the edge of the folder passing through these points with said axis (Y) is greater than or equal to 5 °, in particular greater than or equal to 10 °.
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Abstract
Description
- L'invention est relative à un module d'éclairage pour projecteur de véhicule automobile, donnant un faisceau lumineux à coupure, du genre de ceux qui comportent un réflecteur concave, au moins une source lumineuse disposée dans la concavité du réflecteur pour éclairer notamment au moins vers le haut, et une lentille située en avant du réflecteur et de la source lumineuse, le réflecteur étant associé à une plieuse, notamment horizontale, dont la face supérieure est réfléchissante pour replier le faisceau provenant du réflecteur, ladite plieuse ayant un bord d'extrémité avant propre à former la coupure dans le faisceau d'éclairage.
- Par le terme "plieuse", on désigne une plaque sensiblement plane et réfléchissante.
- Un module d'éclairage du genre défini précédemment est connu du brevet
EP-A-1 610 057 . Un tel module permet d'obtenir un faisceau d'éclairage très large avec une coupure nette sur toute la largeur du faisceau. Ce genre de module est bien adapté pour des systèmes d'éclairage combinant plusieurs modules avec des axes optiques et des courbures différentes. Un projecteur antibrouillard fait généralement appel à deux ou trois de ces modules pour donner un faisceau lumineux avec une répartition satisfaisante de l'éclairement sur toute l'étendue angulaire du faisceau, en particulier vers les limites angulaires du faisceau. - Il est toutefois souhaitable de réduire le nombre de modules à utiliser pour obtenir un faisceau satisfaisant, en particulier antibrouillard.
- L'invention a pour but, surtout, de proposer un module du genre défini précédemment qui permet d'obtenir un faisceau dans lequel la répartition de la lumière est améliorée pour augmenter l'éclairement des zones extrêmes angulaires, notamment celles situées à environ ± 35° de part et d'autre de l'axe optique, sans réduire l'éclairement de la zone centrale située sensiblement entre +10° et - 10° de part et d'autre de l'axe optique.
- L'invention a également pour but de fournir un module d'éclairage suffisamment amélioré pour constituer à lui seul un projecteur antibrouillard satisfaisant aux prescriptions imposées.
- Selon l'invention, un module d'éclairage du genre défini précédemment est tel que le bord avant de la plieuse est formé par une courbe plane à courbure variable, la courbure en un point étant une fonction continue de la distance de ce point à l'axe optique, ou coordonnée latérale de ce point,
- le réflecteur est déterminé pour transformer la surface d'onde provenant de la source en une surface d'onde se ramenant à la courbe à courbure variable du bord avant de la plieuse,
- et en ce que la lentille est déterminée pour donner d'un point (notamment tout point) du bord avant de la plieuse, pour tous les rayons contenus dans le plan perpendiculaire au bord avant de ladite plieuse au point considéré, une image à l'infini, notamment dans une direction inclinée par rapport au plan de la plieuse d'un angle fonction continue de la distance de ce point à l'axe optique (ou coordonnée latérale de ce point).
- La courbure du bord avant de la plieuse présente, notamment, au moins un maximum situé angulairement entre l'axe optique du module et une limite angulaire du faisceau. De préférence, la courbure du bord avant de la plieuse présente un maximum de chaque côté de l'axe optique. Habituellement, le bord avant de la plieuse est symétrique par rapport à cet axe optique.
- De préférence, la courbure du bord avant de la plieuse présente un maximum secondaire situé sur ou substantiellement sur l'axe optique.
- Généralement, la surface d'onde issue de la source est assimilable à une surface d'onde sphérique,
- Le maximum de courbure du bord avant de la plieuse est choisi pour que l'éclairement des zones angulaires extrêmes du faisceau, notamment suivant des directions supérieures ou égales à ± 35° de part et d'autre de l'axe optique, soit renforcé, sans diminution de l'éclairement de la zone centrale.
- La surface du réflecteur est telle que des rayons lumineux issus de la source et tombant en des points situés sur l'intersection de cette surface et d'un plan vertical normal au bord avant de la plieuse, mais écarté de la source, sont réfléchis dans ce plan vertical de manière à converger en un point situé à l'intersection du plan vertical et du bord de la plieuse.
- Avantageusement, le module d'éclairage est prévu pour que l'éclairement dans la zone centrale comprise entre -10° et +10° de part et d'autre de l'axe optique soit maintenu par rapport à un module de base dont la plieuse aurait un bord avant circulaire de rayon égal au rayon moyen de courbure du bord avant, tandis que les zones situées environ à -35° et +35° de part et d'autre de l'axe optique, et correspondant à des lignes répertoriées 9-1 et 9-2 selon la norme R19-3, présentent un éclairement plus élevé que celui obtenu avec ledit module de base.
- Avantageusement, le faisceau à coupure obtenu est à coupure plate, en étant notamment choisi entre un faisceau anti-brouillard et une portion de faisceau code à coupure plate.
- L'invention a également pour objet un module d'éclairage pour projecteur de véhicule automobile, donnant un faisceau lumineux à coupure, comportant un réflecteur concave , au moins une source lumineuse disposée notamment dans la concavité du réflecteur pour éclairer, notamment au moins vers le haut, et une lentille située en avant du réflecteur et de la source lumineuse, le réflecteur étant associé à une plieuse, notamment horizontale, dont la face supérieure est réfléchissante pour replier le faisceau provenant du réflecteur, ladite plieuse ayant un bord d'extrémité avant propre à former la coupure dans le faisceau d'éclairage, caractérisé en ce que :
- le bord avant de la plieuse est formé par une courbe plane, notamment dans un plan horizontal, à courbure variable, la courbure en un point étant une fonction continue (sans saut de courbure) de la coordonnée latérale de ce point,
- le réflecteur présente une forme choisie de manière à ce qu'un rayon issu du centre de la source lumineuse et réfléchi par le réflecteur coupe le bord avant de la plieuse en étant contenu dans un plan normal à ce bord passant par ce point d'intersection,
- et la lentille est agencée pour donner d'un point du bord de la plieuse une image à l'infini dans le plan perpendiculaire au bord avant de la plieuse au point d'intersection.
- L'invention concerne également un projecteur comportant au moins un module tel que défini précédemment.
- 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'un exemple de réalisation décrit avec référence aux dessins annexés, mais qui n'est nullement limitatif.
- Sur ces dessins :
-
Fig. 1 est une vue schématique simplifiée en perspective d'un module selon une première variante de l'invention. -
Fig. 2 est un schéma en perspective sous un autre angle, avec partie coupée ou arrachée, à plus grande échelle, d'une coupe verticale du module selon la figure précédente, avec représentation de rayons lumineux. -
Fig.3 est un schéma d'une coupe partielle de la lentille selon les figures précédentes pour le calcul. -
Fig. 4 est une vue schématique de dessus, à plus grande échelle, du bord avant de la plieuse du module selon les figures précédentes. -
Fig.5 est un diagramme représentant la variation du rayon de courbure de la plieuse du module selon les figures précédentes avec en abscisse la distance latérale à l'axe optique et en ordonnée le rayon de courbure en un point de la courbe, et -
Fig. 6 est un schéma de la distribution lumineuse, sur un écran, du faisceau produit par le module du module selon les figures précédentes de l'invention. -
Fig.7 à 9 se rapportent à une seconde variante de l'invention - En se reportant à
Fig.1 des dessins, on peut voir un module d'éclairage 1 pour projecteur de véhicule automobile, schématiquement représenté, ce module étant propre à donner un faisceau lumineux à coupure. Le module 1 comporte un réflecteur concave 2, au moins une source lumineuse S disposée dans la concavité du réflecteur pour éclairer au moins vers le haut, et une lentille 3 située en avant de la source S et du réflecteur 2, selon le sens de propagation du faisceau lumineux. Le réflecteur 2 est associé à une plieuse 4, constituée par une plaque plane réfléchissante, horizontale comme représenté surFig. 1 . La plieuse 4, dont au moins la face supérieure est réfléchissante, comporte un bord d'extrémité avant 5 propre à former la coupure dans le faisceau d'éclairage. Lorsque la plieuse 4 est horizontale, la coupure du faisceau est horizontale et la zone éclairée est située au-dessous d'une ligne horizontale. En inclinant le plan de la plieuse 4 autour de l'axe optique horizontal du module, on peut incliner la ligne de coupure du faisceau. - La source lumineuse S est avantageusement sensiblement ponctuelle, notamment formée par une diode électroluminescente enveloppée par un globe ou une capsule hémisphérique, cette diode présentant un axe de diffusion lumineuse sensiblement orthogonal à la plieuse 4, et éclairant vers le haut.
- Selon l'invention, pour transférer dans le faisceau de la lumière vers les zones angulaires externes à partir de zones angulaires intermédiaires, sans pénaliser la zone centrale, on donne au bord avant 5 de la plieuse la forme d'une courbe plane à courbure variable, dont la courbure en un point est une fonction continue de la distance x, ou coordonnée latérale, de ce point à l'axe optique Y, pour le point considéré.
- Comme visible sur
Fig. 1, 2 et4 , dans la zone centrale 5a du bord la courbure est constante de part et d'autre de l'axe optique ; cette partie 5a correspond à un arc de cercle de rayon constant, centré sur l'axe optique Y. Les extrémités de l'arc 5a se raccordent, respectivement, à un arc 5b1, 5b2 présentant une courbure plus élevée. Le rayon de courbure (inverse de la courbure) des arcs 5b1, 5b2 est plus petit que celui de la partie centrale 5a. - Une portion 5c1, 5c2 assure le raccordement entre les extrémités des zones 5b1, 5b2 à forte courbure avec des arcs d'extrémité 5d1, 5d2 convexes vers l'avant, ayant une courbure inférieure ou égale à celle de la partie centrale 5a. Les zones intermédiaires 5c1, 5c2, sont d'une convexité variable par rapport aux zones adjacentes. L'ensemble de ces zones « recule » par rapport au cercle de rayon Ra tel que représenté en
figure 5 . - Les zones à forte courbure 5b1, 5b2 permettent d'étaler le faisceau latéralement et de renforcer l'éclairement dans les zones angulaires extrêmes par exemple à ± 35° de part et d'autre de l'axe optique Y, en diminuant les intensités dans les zones intermédiaires, et sans affecter la partie centrale du faisceau dont l'éclairement dépend surtout de la zone centrale 5a de la courbe. En effet, la zone de la courbe correspondant aux angles des lignes 8 selon la
figure 6 détaillée par la suite (les zones 5b) sont de petite taille, les angles évoluent vite en fonction de x, en raison de la forte courbure, de sorte qu'il reste davantage de place pour les zones 5d, où l'on fait varier les angles « plus lentement » en fonction de x. - La partie centrale du faisceau correspond généralement à un angle de ± 10° de part et d'autre de l'axe optique et l'étendue angulaire de la partie centrale 5a de la plieuse est suffisante pour assurer l'intensité souhaitée dans la plage ± 10°.
- Il est à noter que si le bord avant de la plieuse était formé par un arc de cercle, centré sur l'axe optique, il serait possible en réduisant le rayon de cet arc de cercle, et donc en augmentant la courbure sur tout le bord, d'améliorer l'éclairement des zones angulaires extrêmes, mais cette amélioration s'accompagnerait d'une diminution de l'éclairement dans la zone centrale ± 10° de part et d'autre de l'axe optique, ce que l'invention permet d'éviter.
- La
figure 4 représente la position des centres de courbure pour les différentes zones représentées enfigure 5 . C est le cercle de rayon Ra. O est le centre de courbure pour la zone 5a de rayon Ra. 01 est le centre de courbure pour la zone 5d2 de rayon Rd. 02 est le centre de courbure pour le point de rayon de courbure minimum (Rb), point situé à l'extrémité de la zone 5b2. Lorsqu'on parcourt la zone 5b2 de la zone 5a vers la zone 5c2, le centre de courbure de la courbe plane 5 se déplace de O à O2. Lorsqu'on parcourt la zone 5c2 de la zone 5b2 à la zone 5d2, le centre de courbure se déplace de 02 à 01. -
Fig. 5 illustre la variation du rayon de courbure R en un point de la courbe 5, en fonction de sa distance latérale, c'est-à-dire sa distance x à l'axe optique, portée en abscisse. Le rayon R, porté en ordonnée, correspond à l'inverse de la courbure. Il apparaît que le rayon R passe par deux valeurs minimales Rb, de part et d'autre de l'axe optique, correspondant aux points de plus forte courbure des parties 5b1, 5b2. La partie centrale présente un rayon de courbure Ra constant dans l'exemple considéré et les parties extrêmes un rayon de courbure plus élevé Rd également constant. - Le réflecteur 2 est déterminé pour transformer une surface d'onde sphérique provenant de la source lumineuse S en une surface d'onde se ramenant à la courbe 5 du bord de la plieuse.
- Le bord 5 de plieuse est solution d'une équation différentielle faisant intervenir le rayon de courbure R(x) comme exposé plus loin, solution qui peut être trouvée numériquement moyennant le choix d'un point arbitraire du bord 5. De préférence, la position de la source S étant connue, on prend le point My (
Fig.2 ) du bord appartenant à l'axe optique Y du module, axe qui passe par le centre de la source ; ceci réduit le choix du point de passage à celui d'un simple paramètre réel, similaire à la distance entre foyers dans un ellipsoïde. - Grâce aux méthodes numériques classiques (par exemple Runge-Kutta) on peut calculer avec la précision désirée (moyennant le temps de calcul nécessaire) la position (x, f(x), 0) d'un point courant M (
Fig. 2 ) d'abscisse x suivant l'axe X, d'ordonnée f(x) suivant l'axe optique Y et d'altitude nulle suivant l'axe vertical Z. On peut également calculer la tangenteT au bord 5 en ce point M, en déterminant le vecteur directeur de composante 1, f'(x), 0 de cette tangenteT . On en déduit le plan normal Em au bord 5 au point M considéré. Ce plan normal est un plan vertical dont la trace sur le plan du bord 5 est la normaleN au bord 5 au point M. - Le réflecteur 2 est déterminé par une famille de courbes 2m, chaque courbe 2m correspondant à l'intersection du réflecteur avec un plan Em normal au bord 5 en un point courant M. Chaque courbe 2m est située dans un plan Em. La famille des courbes 2m est obtenue par déplacement du plan Em perpendiculairement au bord 5.
- Une courbe 2m doit présenter la propriété suivante. On considère des rayons lumineux i, i1, issus du foyer O centre de la source S, et atteignant le réflecteur 2 en des points courants P, P1 appartenant au plan Em. Les points P, P1 sont situés sur la courbe 2m, qui est telle que les rayons i, i1 sont réfléchis selon des rayons r, r1 se dirigeant vers le point M du bord 5. Les rayons réfléchis r, r1 sont donc contenus dans le plan Em.
- Cette propriété, et le choix d'un point arbitraire par exemple le point Py intersection du réflecteur et de l'axe optique Y, définissent entièrement le réflecteur 2, la courbe 5 ayant été préalablement définie, en écrivant la constance du chemin optique de la source S au bord 5 de la plieuse. La valeur du chemin optique résulte du choix des points arbitraires My et Py. Le calcul plus détaillé est donné dans la suite de cette description.
- Le réflecteur 2 peut ainsi être calculé comme une surface paramétrique en x (cote d'un point M sur le bord 5 de plieuse, suivant l'axe X) et selon l'angle φ, cet angle étant celui formé entre un rayon tel que r1, renvoyé par le réflecteur 2 et tombant sur le bord 5 au point M, et le plan de la plieuse (voir
Fig. 2 ). L'altitude de la plieuse est nulle, z = 0. - La lentille 3 peut être déterminée comme suit. La coupe, ou intersection, 3Em de la lentille 3 avec le plan Em défini ci-dessus, correspond à la coupe d'une lentille stigmatique entre le point M du bord 5 de plieuse et l'infini, ce plan contenant l'axe de la lentille stigmatique. Cette coupe 3Em est délimitée par deux dioptres : un dioptre d'entrée 3Eme, et un dioptre de sortie 3Ems. La matière, verre ou matière plastique transparente, de la coupe 3Em est comprise entre ces deux dioptres.
- On peut choisir arbitrairement l'un des deux dioptres de la lentille. Généralement on choisit le dioptre d'entrée 3Eme. Dans l'exemple de calcul donné plus loin, ce dioptre d'entrée est constitué par un arc de cercle dans le plan Em, convexe vers l'arrière, de centre Ω (
Fig.3 ) situé dans le plan de la plieuse 5. Le dioptre de sortie 3Ems est calculé pour qu'un rayon lumineux u1, sortant de la lentille 3 et provenant d'un rayon incident q1 issu du point M, soit parallèle au plan horizontal de la plieuse 5. - La lentille 3 pourrait être paramétrée de la même manière que le réflecteur, mais un maillage en (x, h), h étant la hauteur des points sur la face d'entrée de la lentille (voir
Fig. 2 et3 ) permet un calcul plus simple. La lentille 3 n'est pas de révolution, en particulier autour d'un axe vertical. -
Fig. 6 illustre schématiquement le réseau de courbes isolux obtenu sur un écran, généralement à distance de 25 m, avec un module conforme à l'invention. L'éclairement dans la zone centrale comprise entre -10° et +10° de part et d'autre de l'axe optique n'est pas diminué par rapport à un module dont la plieuse aurait un bord avant circulaire de rayon égal au rayon moyen de courbure du bord 5 selon l'invention. - Par contre les zones situées environ à -35° et +35° de part et d'autre de l'axe optique, et correspondant à des lignes répertoriées 9-1 et 9-2 selon la norme R19-3, présentent un éclairement plus élevé que celui d' un module avec plieuse à bord en arc de cercle. Les zones dans lesquelles de la lumière a été prélevée pour être transférée vers les lignes 9-1 et 9-2 correspondent sensiblement aux lignes intermédiaires 8-1 et 8-2 comprises entre la zone centrale et les zones extrêmes.
- L'invention permet ainsi une optimisation, notamment par le choix de R(x) dont se déduit la courbe f (x) décrivant le bord avant 5 de la plieuse, et offre une plus grande flexibilité. L'optimisation peut résulter de calculs comparatifs effectués avec différentes équations f(x) pour la courbe 5.
- Il devient possible de réaliser un projecteur antibrouillard avec un seul module, tout en produisant un faisceau qui satisfait aux exigences réglementaires. Un module selon l'invention peut aussi servir de module de base pour un projecteur code.
- On donne ci-après des exemples de calcul pour la détermination du réflecteur 2 et de la lentille 3, avec référence aux
Fig.2 et3 . - Soit R (x) le rayon de courbure du bord de plieuse en un point M, d'abscisse x, situé sur la courbe 5 d'équation y = f(x).
-
-
-
- Supposons la source placée en O :
- Pour tout x, et pour tout
v orthogonal àT m (x), -
-
- Lorsque K2 = OM2 on atteint un point limite pour le calcul du réflecteur.
- Soit I (
Fig.3 ) un point courant d'altitude h du dioptre d'entrée 3Eme, de rayon de courbure Ri. Soit Q la distance du point M de la courbe 5 au point du dioptre d'entrée situé dans le plan horizontal de la courbe 5. - L'angle α désigne l'angle entre MI et l'horizontale. Ω désigne le centre de l'arc de cercle formant le dioptre d'entrée 3Eme, Ω étant situé dans le plan de la plieuse. L'angle entre ΩI et l'horizontale est désigné par β.
avec nL = indice de réfraction du matériau de la lentille 3
angle d'incidence: α + β angle de réfraction: p -
-
- Selon une autre variante de l'invention, on cherche à faire un faisceau lumineux avec une coupure « descendante » dans ses zones les plus latérales, comme représenté en
figure 7 . Comme explicité à lafigure 9 , qui représente l'évolution de la valeur de ή(x) en fonction de x, on voit qu'on utilise une fonction ή(x) croissante ou constante en fonction de |x| (valeur absolue de x): - selon la courbe C2, pour x ≥ x0 et pour x ≤ x1, où xo ≥ 0, et x1 ≤ 0, les plans normaux à la courbe 5 en xo et x1 font un angle supérieur à 5°, de préférence supérieur ou égal à 10°, par rapport à l'axe optique. Pour x appartenant au segment [x1- xo], ή(x) est nul.
- Par comparaison, la première variante de l'invention, avec le faisceau lumineux selon la
figure 6 , correspond sur cettefigure 7 à la courbe C1, courbe où ή(x) est constamment nul. - La
figure 10 , qui représente la courbe 5 en vue de dessus représente la trace du plan normal aux points M de coordonnées x1 et xo - Si ή(x) reste faible (notamment inférieur à 3,5°), on améliore le faisceau sans compromettre le respect des normes, notamment celle concernant les feux anti-brouillard. On comprend ici par faisceau « amélioré » le fait que l'on parvienne à augmenter la quantité de lumière proche du véhicule aux angles latéraux élevés, lumière plus utile au conducteur que de la lumière lointaine.
- Ce qui distingue cette variante de la variante précédente concerne la construction de la lentille : dans cette variante, la lentille 3 ' peut être déterminée comme suit : La coupe, ou intersection 3'Em de la lentille 3' avec le plan Em défini ci-dessus, correspond à la coupe d'une lentille stigmatique entre le point M du bord 5 de la plieuse et l'infini, ce plan contenant l'axe de la lentille stigmatique, axe incliné d'un angle ή, fonction continue de x, par rapport à la projection de l'axe optique du module dans le plan considéré. Ici, le dioptre de sortie 3Ems' est calculé pour que le rayon lumineux u1', sortant de la lentille 3' et provenant d'un rayon incident q1 issu du point M fasse un angle ή(x) avec le plan horizontal de la plieuse 5.
- L'exemple de calcul pour la lentille 3' présente les modifications suivantes par rapport à l'exemple selon la première variante détaillé plus haut : comme pour l'exemple précédent, le point I est un point courant qui se trouve dans un plan perpendiculaire à la courbe 5 passant par un point M' quelconque de celle-ci de coordonnée latérale x.
-
- Le plan incliné d'un angle ή (x) par rapport à la verticale et perpendiculaire au plan de la construction dont la trace est la droite π constitue une surface d'onde de sortie par la section de la lentille considérée. Si on pose ή (x) = 0, on retrouve l'exemple selon la variante précédente.
- En résumé, pour cette seconde variante, le module d'éclairage est tel que, pour tout plan perpendiculaire au bord de la plieuse 5 en un point M, l'intersection de la lentille 3 avec ledit plan est la coupe d'une lentille stigmatique entre le point M et l'infini, la direction des rayons émergeant faisant un angle ή avec le plan de la plieuse, angle fonction continue de la coordonnée latérale (x) dudit point M.
- De préférence, la fonction ή(x) est constante ou croissante en fonction de la coordonnée latérale (x) du point M.
- Et, notamment la fonction ή (x) est constante et nulle entre les coordonnées latérales des points des bords de la plieuse situés de part et d'autre d'un plan vertical contenant l'axe optique (Y) du module, avec de préférence l'angle des plans normaux au bord de la plieuse passant par ces points avec ledit axe (Y) soit supérieur ou égal à 5°, notamment supérieur ou égale à 10°.
Claims (16)
- Module d'éclairage pour projecteur de véhicule automobile, donnant un faisceau lumineux à coupure, comportant un réflecteur concave (2) , au moins une source lumineuse (S) disposée dans la concavité du réflecteur pour éclairer, notamment au moins vers le haut, et une lentille (3) située en avant du réflecteur et de la source lumineuse, le réflecteur étant associé à une plieuse (4), notamment horizontale, dont la face supérieure est réfléchissante pour replier le faisceau provenant du réflecteur, ladite plieuse ayant un bord (5) d'extrémité avant propre à former la coupure dans le faisceau d'éclairage,
caractérisé en ce que :- le bord avant (5) de la plieuse est formé par une courbe plane à courbure variable, la courbure en un point (M) étant une fonction continue de la coordonnée latérale (x) de ce point,- le réflecteur (2) est déterminé pour transformer la surface d'onde provenant de la source en une surface d'onde se ramenant à la courbe à courbure variable du bord (5) de la plieuse,- et la lentille (3) est déterminée pour donner d'un point (M) du bord (5) de la plieuse, notamment pour tous les rayons contenus dans le plan perpendiculaire au bord avant de ladite plieuse au point considéré, une image à l'infini. - Module d'éclairage selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la lentille (3) est déterminée pour donner d'un point (M) du bord (5) de la plieuse une image à l'infini dans une direction inclinée par rapport au plan de la plieuse d'un angle fonction continue de la distance de ce point à l'axe optique.
- Module d'éclairage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la courbure du bord avant (5) de la plieuse présente au moins un maximum (5b1, 5b2) situé angulairement entre l'axe optique (Y) du module et une limite angulaire du faisceau.
- Module d'éclairage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la courbure du bord avant (5) de la plieuse présente un maximum secondaire situé sur ou substantiellement sur l'axe optique.
- Module d'éclairage selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que la courbure du bord avant (5) de la plieuse présente un maximum (5b1, 5b2) de chaque côté de l'axe optique.
- Module d'éclairage selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le bord avant (5) de la plieuse est symétrique par rapport à l'axe optique.
- Module d'éclairage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le maximum de courbure (5b1, 5b2) du bord avant de la plieuse est choisi pour que l'éclairement des zones angulaires extrêmes du faisceau soit renforcé, sans diminution de l'éclairement de la zone centrale.
- Module d'éclairage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les zones angulaires extrêmes du faisceau s'étendent suivant des directions supérieures ou égales à ± 35° de part et d'autre de l'axe optique.
- Module d'éclairage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que, pour tout plan perpendiculaire au bord de la plieuse 5 en un point M, l'intersection de la lentille (3) avec ledit plan est la coupe d'une lentille stigmatique entre le point M et l'infini, la direction des rayons émergeant faisant un angle ή avec le plan de la plieuse, angle fonction continue de la coordonnée latérale (x) dudit point M.
- Module d'éclairage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la fonction ή(x) est constante ou croissante en fonction de la valeur absolue de la coordonnée latérale (x) du point M.
- Module d'éclairage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la fonction ή (x) est constante et nulle entre les coordonnées latérales des points des bords de la plieuse situés de part et d'autre d'un plan vertical contenant l'axe optique (Y) du module, avec de préférence l'angle des plans normaux au bord de la plieuse passant par ces points avec ledit axe (Y) soit supérieur ou égal à 5°, notamment supérieur ou égale à 10°.
- Module d'éclairage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la surface du réflecteur (2) est telle que des rayons lumineux (i,i1) issus de la source et tombant en des points (P,P1) situés sur l'intersection (2m) de cette surface et d'un plan vertical (Em) passant par le centre de courbure, mais écarté de la source, sont réfléchis dans ce plan vertical de manière à converger en un point (M) situé à l'intersection du plan vertical et du bord de la plieuse.
- Module d'éclairage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'éclairement dans la zone centrale comprise entre -10° et +10° de part et d'autre de l'axe optique est maintenu par rapport à un module de base dont la plieuse aurait un bord avant circulaire de rayon égal au rayon moyen de courbure du bord avant (5), tandis que les zones situées environ à -35° et +35° de part et d'autre de l'axe optique, et correspondant à des lignes répertoriées 9-1 et 9-2 selon la norme R19-3, présentent un éclairement plus élevé que celui obtenu avec ledit module de base.
- Module d'éclairage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le faisceau à coupure obtenu est à coupure plate, en étant notamment choisi entre un faisceau anti-brouillard et une portion de faisceau code à coupure plate.
- Module d'éclairage pour projecteur de véhicule automobile, donnant un faisceau lumineux à coupure, comportant un réflecteur concave (2) , au moins une source lumineuse (S) disposée notamment dans la concavité du réflecteur pour éclairer, notamment au moins vers le haut, et une lentille (3) située en avant du réflecteur et de la source lumineuse, le réflecteur étant associé à une plieuse (4), notamment horizontale, dont la face supérieure est réfléchissante pour replier le faisceau provenant du réflecteur, ladite plieuse ayant un bord (5) d'extrémité avant propre à former la coupure dans le faisceau d'éclairage,
caractérisé en ce que :- le bord avant (5) de la plieuse est formé par une courbe plane, notamment dans un plan horizontal, à courbure variable, la courbure en un point (M) étant une fonction continue de la coordonnée latérale (x) de ce point,- le réflecteur (2) présente une forme choisie de manière à ce qu'un rayon issu du centre de la source lumineuse et réfléchi par le réflecteur coupe le bord avant de la plieuse en étant contenu dans un plan normal à ce bord passant par ce point d'intersection,- et la lentille (3) est agencée pour donner d'un point (M) du bord (5) de la plieuse une image à l'infini dans le plan perpendiculaire au bord avant de la plieuse au point d'intersection. - Projecteur de véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un module selon l'une quelconque des revendications précédentes.
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