FR2904091A1 - Module optique pour projecteur de vehicule automobile - Google Patents

Abstract

Module optique pour projecteur de véhicule automobile, d'axe optique substantiellement horizontal, comportant au moins un module pour donner un faisceau à coupure, ce module comprenant au moins une première source lumineuse (1,1') comportant au moins une diode électroluminescente, caractérisé en ce que :- ledit module intègre aussi au moins un module additionnel (A) avec au moins une deuxième source lumineuse formée par au moins une diode électroluminescente éclairant vers l'avant et une lentille située en avant de la deuxième source pour produire un faisceau complémentaire qui, combiné avec le faisceau à coupure, donne un faisceau route,- et le module additionnel (A) comprend un réflecteur récupérateur de lumière (M) tourné vers l'avant et vers le haut, ce réflecteur récupérateur comportant au moins un foyer, et la deuxième source lumineuse est située par rapport à ce foyer de telle sorte qu'au moins une partie des rayons lumineux provenant de la source sortant du module est réfléchie par le réflecteur récupérateur de lumière (M) suivant une direction ascendante par rapport à l'horizontale pour créer une lumière d'ambiance dans le faisceau route.

Description

MODULE OPTIQUE POUR PROJECTEUR DE VEHICULE AUTOMOBILE L'invention est

relative à un module optique, notamment destiné à être intégré dans un projecteur de véhicule automobile, d'axe optique substantiellement horizontal, du genre de ceux qui comportent au moins un module pour donner un faisceau à coupure, notamment oblique de type code ou plate de type faisceau anti-brouillard, ce module comprenant au moins une première source lumineuse comportant au moins une diode électroluminescente. Un module optique à faisceau code de ce genre est décrit et io revendiqué dans la demande de brevet FR n 06 03062 déposée le 06 avril 2006. Un tel module peut comporter des rangées superposées de modules de sorte que l'encombrement transversal du projecteur est relativement réduit pour un flux lumineux élevé. Les expressions : avant, devant, arrière, etc... sont à comprendre en is considérant le sens de propagation de la lumière vers l'avant à partir du module. L'invention a pour but, surtout, d'introduire dans un module tel que défini précédemment une fonction route qui assure non seulement l'éclairement route réglementaire mais, de plus, donne une lumière d'ambiance, sans 20 pratiquement modifier l'encombrement du module aussi bien dans le sens transversal que longitudinal. Le module optique selon l'invention pour projecteur de véhicule automobile, est d'axe optique substantiellement horizontal, et comporte au moins un module pour donner un faisceau à coupure, ce module comprenant 25 au moins une première source lumineuse comportant au moins une diode électroluminescente, et tel que : - ledit module intègre aussi au moins un module additionnel avec au moins une deuxième source lumineuse formée par au moins une diode électroluminescente éclairant vers l'avant et une lentille située en avant de la 30 deuxième source pour produire un faisceau complémentaire qui, combiné avec le faisceau à coupure, donne un faisceau route, - et le module additionnel comprend un réflecteur récupérateur de lumière tourné vers l'avant et vers le haut, ce réflecteur récupérateur comportant au moins un foyer, et la deuxième source lumineuse est située par 35 rapport à ce foyer de telle sorte qu'au moins une partie des rayons lumineux provenant de la source sorte du module est réfléchie par le réflecteur 2904091 2 récupérateur de lumière suivant une direction ascendante par rapport à l'horizontale pour créer une lumière d'ambiance dans le faisceau route. On comprend par substantiellement horizontal le fait que l'axe optique n'est généralement pas absolument horizontal, une fois le module 5 intégré dans le véhicule, mais légèrement incliné vers le sol , de 0.5 par exemple par rapport à l'horizontal. On comprend par faisceau à coupure tout faisceau se différenciant d'un faisceau de type route par une coupure, qui comporte au moins une partie oblique (comme c'est le cas des faisceaux de type code européen ou i0 américain), ou qui est plate (comme c'est le cas des faisceaux de type anti brouillard). Selon une première variante, la partie des rayons lumineux provenant de la source réfléchie suivant une direction ascendante par rapport à l'horizontale pour créer une lumière d'ambiance dans le faisceau route sort du module en 15 traversant la lentille. Selon une second variante, la partie des rayons lumineux provenant de la source et réfléchie suivant une direction ascendante par rapport à l'horizontale pour créer une lumière d'ambiance dans le faisceau route sort du module en évitant la lentille, notamment en passant au dessus de la lentille. 20 Il est également possible d'avoir une variante intermédiaire où cette partie de ces rayons réfléchis comprend une portion traversant la lentille, et une autre portion ne traversant pas la lentille. Selon un mode de réalisation, la première source éclaire par exemple vers l'avant et le module à faisceau oblique comporte : 25 - un premier réflecteur placé devant la première source lumineuse pour la masquer et pour renvoyer la lumière vers l'arrière, - et un deuxième réflecteur décalé par rapport à la source lumineuse et au premier réflecteur, ce deuxième réflecteur recevant la lumière réfléchie par le premier réflecteur et la renvoyant vers l'avant pour donner le faisceau à coupure 30 oblique, - et la deuxième source lumineuse est en dehors de l'espace en regard du premier réflecteur. On comprend par en dehors de l'espace en regard du premier réflecteur le fait que la seconde source de lumière n'est pas en regard de ce 35 réflecteur, le fait que la seconde source ne peut pas éclairer le réflecteur de par son positionnement par rapport à ce réflecteur. L'invention concerne également tout ensemble de modules optiques plusieurs modules à coupure oblique juxtaposés transversalement, le ou 2904091 3 chaque module additionnel étant situé dans une bande neutre en avant des modules à coupure oblique, cette bande neutre étant comprise verticalement entre les limites haute et basse des modules à coupure oblique. Cet ensemble de modules optiques peut comporter avantageusement 5 plusieurs premières sources lumineuses et plusieurs deuxièmes sources lumineuses disposées en quinconce relativement aux premières sources lumineuses des modules à coupure oblique. De préférence, le réflecteur récupérateur de lumière tourné vers l'avant est décalé verticalement par rapport à la lentille. io Avantageusement, toutes les diodes électroluminescentes du module ou de l'ensemble de modules sont situées dans un même plan : concrètement, la ou chaque diode électroluminescente du module additionnel est disposée sur le même circuit imprimé que la ou les autres diodes électroluminescentes du module is Les premières et secondes sources lumineuses peuvent être inclinées pour éclairer vers le haut tout en éclairant vers l'avant. Selon une variante, la partie haute de la lentille est tronquée pour le passage des rayons de la lumière d'ambiance. Le réflecteur récupérateur est alors de préférence du type paraboloïde, situé plus haut que la lentille,et le 20 foyer du réflecteur est situé au voisinage du bord inférieur de la source lumineuse de sorte que les points de la source situés plus haut que le foyer donnent des rayons ascendants après réflexion sur le réflecteur récupérateur. Selon une variante, la partie haute de la lentille comporte une zone pour le passage des rayons de la lumière d'ambiance. Dans ce cas, le réflecteur 25 récupérateur est de préférence du type paraboloïde aussi, situé plus haut que la lentille, et le foyer du réflecteur est situé au voisinage du bord inférieur de la source lumineuse de sorte que les points de la source situés plus haut que le foyer donnent des rayons ascendants après réflexion sur le réflecteur récupérateur. 30 Alternativement, le réflecteur récupérateur est du type ellipsoïdal avec un premier foyer situé sur la deuxième source lumineuse et un deuxième foyer situé en avant dans l'air. Dans ce cas, la lentille présente de préférence en zone de bordure supérieure une lentille supplémentaire. Cette lentille supplémentaire a avantageusement une face extérieure en continuité avec celle 35 de la lentille tandis que sa face intérieure est déterminée pour que le foyer de la lentille supplémentaire soit confondu avec le, ou voisin du, deuxième foyer du réflecteur récupérateur. Cette lentille supplémentaire est à comprendre soit comme une 2904091 4 lentille associée/ accolée à la lentille principale, soit comme un prolongement de la lentille principale avec laquelle elle ne fait qu'un. Quand le réflecteur récupérateur est de type ellipsoïdal, il peut être déterminé pour donner une ligne focale horizontale substantiellement 5 orthogonale à l'axe optique conduisant à une surface d'onde cylindrique d'axe transversal horizontal, tandis que la lentille supplémentaire est déterminée pour transformer cette surface d'onde en une surface d'onde cylindrique d'axe vertical. Le réflecteur récupérateur de type ellipsoïdal peut alors être relié à la io lentille par une plaque en partie haute pour former un ensemble monobloc. La lentille supplémentaire mentionnée plus haut peut comporter deux zones transformant la surface d'onde d'axe transversal horizontal provenant du réflecteur en deux surfaces d'onde cylindriques d'axes verticaux différents. Selon un mode de réalisation alternatif à celui où le réflecteur 15 récupérateur est de type ellipsoïdal, le réflecteur récupérateur peut être du type hyperbolique, le deuxième foyer d'un tel réflecteur étant virtuel, situé derrière le réflecteur récupérateur. La lentille présente alors en zone de bordure supérieure une lentille supplémentaire, selon la même terminologie que précédemment. 20 Avantageusement, ce réflecteur récupérateur du type hyperbolique transforme l'onde sphérique issue de la première source lumineuse en une onde cylindrique, notamment d'axe transverse, formant une ligne de seconds foyers. Et la lentille supplémentaire modifie alors l'onde cylindrique d'axe transverse soit en une onde plane, soit en une onde cylindrique d'axe 25 substantiellement vertical. Par ailleurs, les diodes électroluminescentes utilisées dans le cadre de la présente invention sont de préférence à émetteur rectangulaire plan protégé par un dôme transparent. L'invention consiste, mises à part les dispositions exposées ci- 30 dessus, en un certain nombre d'autres dispositions dont il sera plus explicitement question ci-après à propos d'exemples de réalisation décrits avec référence aux dessins annexés, mais qui ne sont nullement limitatifs. Sur ces dessins : Fig. 1 est une coupe schématique verticale avec parties arrachées 35 d'un ensemble de modules optiques selon l'invention. Fig. 2 est une vue de droite par rapport à Fig. 1 de l'ensemble de modules. Fig. 3 est un schéma illustrant l'éclairement obtenu avec un 2904091 5 projecteur selon l'invention. Fig. 4 est une coupe verticale schématique d'une variante du module additionnel et de la lentille. Fig. 5 est une coupe schématique verticale du module additionnel 5 selon une réalisation préférée avec réflecteur récupérateur de type ellipsoïdal. Fig. 6 est une vue schématique en perspective de dessus et de l'arrière du réflecteur et de la lentille d'un module additionnel selon Fig. 5. Fig. 7 montre, semblablement à Fig. 6, une variante de réalisation avec lentille de type lentille de Fresnel pour le module additionnel. ic^ Fig. 8 est une vue schématique de dessus de deux modules additionnels avec illustration des surfaces d'onde, Fig. 9 illustre le réseau de courbes isolux obtenu avec la combinaison du module code et du module additionnel, Fig.10 est un schéma illustrant un calcul 15 Et Fig.11 a,11 b est une représentation en sections selon deux plans différents d'une variante du module de la figure 5, où le réflecteur récupérateur est cette fois de type hyperbolique. En se reportant à Fig. 1, on peut voir un projecteur lumineux P pour véhicule automobile, d'axe optique horizontal, comportant au moins un module 20 pour donner un faisceau à coupure de type code. Chaque module code comprend une première source lumineuse 1 formée par une diode électroluminescente, appelée LED par abréviation, disposée pour éclairer vers l'avant, un premier réflecteur 2 de type ellipsoïdal placé devant la source 1 pour la masquer et pour renvoyer la lumière vers l'arrière, et un deuxième réflecteur 25 3 décalé verticalement par rapport à la source lumineuse 1 et au premier réflecteur 2. Une plieuse 4, généralement formée par un miroir plan, est prévue en combinaison avec le réflecteur ellipsoïdal 2 pour créer la coupure du faisceau code. Le deuxième réflecteur 3 reçoit la lumière venant du réflecteur 2 et la renvoie vers l'avant. Le réflecteur 3 est de préférence de type parabolique. 30 La LED 1 est avantageusement du type à émetteur rectangulaire plan protégé par un dôme transparent. Selon la représentation de Fig. 1, la source 1, et les réflecteurs 2 et 3 sont disposés dans la partie haute du projecteur P. En partie basse, on retrouve une disposition assez voisine avec une LED 1', un réflecteur de type ellipsoïdal 35 2' et un réflecteur de type parabolique 3'. Cette partie basse contribue à augmenter le flux lumineux du faisceau code (coupure oblique). Les sources lumineuses 1 et 1' du module sont disposées sur un même circuit imprimé (PCB) 5 dont le plan est incliné d'arrière en avant par 2904091 6 rapport à la verticale, de sorte que les sources 1 et 1' éclairent vers le haut et vers l'avant. La bande horizontale située devant les faces arrière convexes des réflecteurs 2, 2', et verticalement entre les réflecteurs 3, 3' constitue une bande 5 neutre, disponible pour une fonction optique. Le module complet P est généralement constitué par plusieurs modules Ha, Hb, Hc (Fig. 2) semblables à celui de Fig. 1, juxtaposés suivant la direction transversale correspondant à l'axe Ox d'un trièdre trirectangle dont l'axe Oy est confondu avec, ou parallèle à, l'axe optique du projecteur, et l'axe io Oz est vertical. Les sources lumineuses des différents modules Ha, Hb, Hc sont disposées sur le même circuit imprimé 5, ce qui facilite la fabrication. Le module complet P comporte, selon l'invention, au moins un module additionnel A permettant de produire un faisceau complémentaire qui, combiné avec le faisceau code, donne un faisceau route satisfaisant non 15 seulement aux obligations réglementaires mais donne, en plus, une lumière d'ambiance. Un tel faisceau permet au conducteur de voir en hauteur et, la nuit, d'avoir une impression de conduite semblable à celle de jour. Le schéma de Fig. 3 illustre ce propos. La ligne de coupure 6 du faisceau code est une ligne en V comportant une branche horizontale 6a à 20 gauche de l'axe optique Oy, perpendiculaire au plan de figure, et une branche oblique 6b montant à 15 sur l'horizontale, en partie droite par rapport à l'axe optique. Lorsque la fonction code est assurée, la ligne horizontale de la coupure 6 est située à environ 0,5 au-dessous d'un plan horizontal B passant par l'axe optique. Lors de la commande de la fonction route, des moyens classiques (non 25 représentés) sont mis en action pour que le faisceau du projecteur soit relevé d'environ 1,5 de sorte que la ligne de coupure horizontale 6 se trouve à environ 1 au-dessus du plan horizontal B. Pour que le faisceau produit remplisse les conditions réglementaires imposées à un faisceau route, il suffit d'ajouter au faisceau code relevé un 30 faisceau sensiblement rectangulaire 7 pour que les points réglementaires imposés, généralement situés au voisinage de l'axe optique, et respectivement à 2,5 et 5,1 de part et d'autre de l'axe optique, présentent l'éclairage suffisant. Le faisceau 7 correspond sensiblement à un spot lumineux et donne un éclairage en profondeur permettant au conducteur de voir loin devant lui. 35 Le module additionnel A comporte au moins une deuxième source lumineuse 9 éclairant vers l'avant, sans être masquée par les premiers réflecteurs 2 ou 2' et une lentille 10 située en avant de la deuxième source 9. La lentille 10, en général, est convergente, et la deuxième source 9 est située au 2904091 7 foyer de la lentille 10, ou à son voisinage. La deuxième source 9 est formée par au moins une LED installée sur le même circuit imprimé 5 que les autres sources lumineuses 1, 1' du projecteur. La LED 9, notamment à émetteur plan rectangulaire protégé par un 5 dôme transparent, associée à la lentille 10 permet de produire le faisceau 7 (Fig.3) sensiblement rectangulaire. Toutefois, ce faisceau additionnel 7 ne permet pas d'éclairer suffisamment des objets en hauteur tels que des arbres 8, des panneaux, des bâtiments, bordant la route, pour que le conducteur ait une impression de to conduite semblable à celle qu'il connaît de jour. Le module additionnel A, selon l'invention, est prévu pour assurer une lumière d'ambiance selon un contour sensiblement semi-circulaire K (Fig.3), dans un plan vertical perpendiculaire à l'axe optique, afin d'éclairer les parties hautes sur les côtés de la route. De préférence l'éclairement est assuré 15 vers le haut selon un angle d'au moins 10 au-dessus de l'horizontale (par exemple compris entre 12 et 20 ). A cette fin, le module additionnel A comprend un réflecteur récupérateur de lumière M tourné vers l'avant et décalé, de préférence verticalement, par rapport au contour de la lentille 10. Ce réflecteur récupérateur M comporte au moins un foyer au voisinage duquel est disposée 20 la deuxième source lumineuse 9 de telle sorte qu'au moins une partie réfléchie des rayons lumineux provenant de la source 9 sorte du projecteur suivant une direction ascendante relativement à l'horizontale. Les rayons ascendants passent au-delà du contour de la lentille pour créer la lumière d'ambiance. Selon la réalisation de Fig.1, le réflecteur récupérateur M est un 25 réflecteur parabolique 11. La lentille 10 est tronquée en 10a dans sa partie supérieure pour laisser passer les rayons assurant la lumière d'ambiance. La source 9 est disposée de telle sorte que le foyer du réflecteur M se trouve sur un point de cette source 9 situé au voisinage du bord inférieur de la source 9. Un rayon lumineux il partant du point de la source 9 confondu avec le foyer de 30 M sera réfléchi par M suivant un rayon p1 parallèle à l'axe optique Oy du projecteur P. Un rayon i2 provenant d'un point de la source 9 situé plus haut que le foyer du réflecteur M donnera, après réflexion, un rayon p2 ascendant par rapport à l'horizontale, contribuant à la lumière d'ambiance. En vue de face, c'est-à-dire en vue de droite par rapport à Fig. 1, 35 chaque deuxième source 9 est décalée transversalement par rapport aux sources 1, 1' et généralement disposée en quinconce. Le ou les modules additionnels A sont disposés en avant de la bande neutre située devant les réflecteurs 2, 2' et verticalement entre les limites haute et basse des modules 2904091 code. La solution de Fig.1 et 2 permet d'obtenir un éclairage vers le haut en plus du faisceau route réglementaire, mais la partie supérieure tronquée 10a de la lentille crée une rupture d'aspect qu'il est préférable d'éviter. 5 Pour cela, comme illustré sur Fig. 4, on prévoit une lentille 12 qui, en partie haute, est continue et présente une zone neutre 12a dont la face extérieure est dans le prolongement de la face extérieure de la lentille 12. La face intérieure de la zone 12a est sensiblement parallèle à la face extérieure. L'épaisseur de la zone neutre 12a est inférieure à celle de la partie inférieure de io la lentille 12 de sorte qu'un décrochement 12b est présent sur la face intérieure de la lentille à la base de la zone neutre 12a. Cette zone neutre 12a est sensiblement équivalente à une lame à faces parallèles et un rayon lumineux provenant du réflecteur M traverse la zone neutre sans être sensiblement dévié, mais subit un décalage transversal parallèlement à lui-même. 15 Selon les deux variantes de réalisation correspondant aux Fig. 1 et 4, un observateur situé en avant et regardant d'en haut le projecteur peut voir, à l'intérieur du projecteur, la deuxième source lumineuse 9, une partie du circuit imprimé 5 et la partie convexe des premiers réflecteurs 2, 2', soit à travers la zone neutre 12a, soit à travers l'espace libre existant entre la partie tronquée 20 10a (Fig. 1) et le réflecteur M. La visibilité de l'intérieur du projecteur n'est, en général, pas souhaitée pour le style. En outre, le réflecteur 11 de type parabolique, notamment à surface complexe, présente une distance focale relativement courte, déterminée par la position de la deuxième source 9, et ne recueille pas un flux lumineux 25 important. Pour améliorer ces différents points, selon une solution préférée illustrée sur Fig. 5 et 6, le réflecteur récupérateur M est constitué par un réflecteur 13 de type ellipsoïdal ayant un premier foyer F1 situé au voisinage du bord supérieur de la source 9, et un deuxième foyer F2 situé dans l'air en avant 30 du réflecteur 13, mais en arrière d'une lentille 14. Cette lentille 14 comprend une partie principale inférieure convergente 14a semblable à la lentille 10 ou à la partie inférieure de la lentille 12. La lentille 14 comporte en outre en partie haute une lentille supplémentaire 14b, convergente selon l'exemple de Fig. 5. La lentille supplémentaire 14b, à la différence d'une zone neutre, empêche de 35 voir nettement à travers elle depuis l'extérieur. II en est de même pour la partie 14a, ou pour la lentille 10 et la partie inférieure de la lentille 12. La surface extérieure de la lentille supplémentaire 14b est dans la continuité de la surface extérieure de la partie 14a de façon à éviter toute 8 2904091 9 rupture d'aspect. Par contre, un décrochage 14c existe entre la face d'entrée de la partie 14a et la face d'entrée 14e de la lentille supplémentaire 14b, qui forme une sorte de godron. La face de sortie de la lentille supplémentaire 14b est imposée par la 5 continuité de la face de sortie de la partie 14a. La face d'entrée 14e de la lentille supplémentaire 14b est calculée pour que le foyer de cette lentille 14b soit confondu avec le foyer F2, ou voisin de ce foyer. Les rayons lumineux réfléchis par le réflecteur 13 qui passent par le foyer F2 et par le foyer de la lentille 14b sortent à l'horizontale comme le rayon j3 provenant du rayon réfléchi p3 et du io rayon incident i3. Un rayon incident tel que i4 provenant d'un point de la source 9 situé plus bas que le foyer FI est réfléchi selon un rayon p4 qui passe au-dessous du foyer F2. Le rayon p4 est réfracté suivant un rayon j4 ascendant par rapport à l'horizontale. Ces rayons ascendants créent la lumière d'ambiance permettant au conducteur de voir en hauteur. 15 Dans l'exemple de Fig. 5, la lentille supplémentaire 14b est convergente et le foyer F2 est situé en arrière de cette lentille. On pourrait avoir une lentille supplémentaire divergente auquel cas le foyer F2 se trouverait en avant de cette lentille. Le réflecteur ellipsoïdal 13 serait alors plus enveloppant en se prolongeant davantage vers l'avant. 20 La position du deuxième foyer F2 suivant une direction parallèle à l'axe optique constitue une variable d'optimisation. La partie supérieure du réflecteur 13 forme une échancrure 13a (Fig.6) concave. On peut prévoir une plaque horizontale 13b fermant l'échancrure 13a et reliant mécaniquement le réflecteur à la lentille. La plaque 25 13b peut être munie d'un revêtement réfléchissant vers le bas. L'ensemble est alors monobloc et peut être moulé d'une seule pièce en matière plastique transparente appropriée, avec dépôt d'une couche d'aluminium sur les surfaces qui doivent être réfléchissantes. De préférence, le réflecteur 13 n'est pas un véritable ellipsoïde mais 30 est déterminé de manière à créer une ligne focale perpendiculaire au plan de Fig. 5 et qui passe par le point F2. Le réflecteur 13 crée ainsi des surfaces d'onde cylindriques d'axe horizontal perpendiculaire au plan de Fig. 5 et passant par le point F2. Sur Fig. 8 on a représenté schématiquement, en vue de dessus, 35 deux réflecteurs 13 juxtaposés et deux sources 9, combinés avec une même lentille 15 formée par la juxtaposition de deux lentilles 14, avec lentilles supplémentaires 14b , symétriques par rapport à un plan vertical V parallèle à l'axe optique, passant entre les réflecteurs 13. Les lignes focales D horizontales 2904091 des réflecteurs 13 sont alignées. Chaque ligne focale D passe par le foyer F2 du réflecteur 13 correspondant, et les traces successives des surfaces d'onde cylindriques d'axe D, sur le plan horizontal, sont constituées par des génératrices rectilignes g1, g2, g3 parallèles à D. 5 Selon le schéma de Fig. 8, la lentille 15 s'étend devant les deux réflecteurs juxtaposés 13. On considérera la lentille 14 affectée au réflecteur 13 situé en partie haute sur Fig. 8, l'autre lentille s'en déduisant par symétrie relativement au plan V. Cette lentille 14 comporte en partie haute une lentille supplémentaire 14b ayant deux zones à savoir une zone 14ba éloignée du plan V et une zone 14bb proche du plan V, comme illustré en perspective sur FiG.6 et 7. La zone 14ba est prévue pour créer, en sortie, une surface d'onde cylindrique d'axe vertical. La trace de cet axe vertical sur le plan horizontal passant par l'axe optique est un point ma relativement proche du plan V. La zone 14bb donne une surface d'onde cylindrique d'axe vertical ayant pour trace, sur le même plan horizontal, un point mb plus éloigné du plan V et de la lentille 14b que le point ma. Les surfaces d'onde Na correspondant à la zone 14ba ont un rayon de courbure plus faible que les surfaces d'onde Nb correspondant à la zone 14b.

Fig. 6 montre, en perspective, les zones 14ba, 14bb. La hauteur h de la lentille supplémentaire 14b est relativement réduite en particulier égale à 6mm ou 7 mm. En se reportant à Fig.7 on peut voir une lentille 14' de type lentille de Fresnel ayant une épaisseur réduite dans la zone centrale. Les bords sensiblement verticaux 14f de la lentille sont plus épais que la région centrale, avec formation d'un décroché 14g. Fig.9 illustre le réseau de courbes isolux obtenues avec la fonction route d'un projecteur selon l'invention. Ce réseau présente des courbes d'éclairement Cl, C2 s'élevant au-dessus du plan horizontal de l'axe optique, avantageusement selon un angle d'environ 10 par rapport à l'horizontale, suffisantes pour assurer une lumière d'ambiance. Ces courbes Cl, C2 présentent deux sommets latéraux rappelant la forme d'oreilles. La zone centrale C3 correspond au spot du faisceau route et à l'éclairement maximal longue portée.

Un projecteur selon Fig.5 à 8 peut être déterminé comme suit. Principe optique (réflecteur 13 + zone spéciale ou lentille supplémentaire 14b, en haut de la lentille 14) : 2904091 11 Le réflecteur 13 crée une "image" de la source 9 s'étendant le long et en dessous d'une ligne immatérielle horizontale, perpendiculaire à l'axe optique et située entre le miroir et la lentille (droite D (F, x ). La lentille 14b transforme une hypothétique onde cylindrique issue de la ligne précédente en une onde 5 cylindrique d'axe vertical (avec le cas particulier intéressant de l'onde plane). Plus précisément, le réflecteur 13 renvoie une famille de rayons limites issus du bord supérieur de l'émetteur ou source 9 vers la ligne (F, .i* ), perpendiculairement à celle-ci. On voit que si les rayons limites sont choisis convenablement, ce 10 système crée une coupure (plate), sans cache ni plieuse (la lumière est au-dessus de la coupure). Le choix de la position ma, mb de l'axe de l'onde de sortie permet de choisir l'étalement du faisceau (rayon du cylindre) et la position angulaire du maximum d'intensité (position en x de l'intersection de l'axe du cylindre avec le plan z = 0). Toutefois, la détermination des bons rayons limites 15 dans le cas d'un émetteur 9 couvert par un dôme protecteur non plan implique des résolutions numériques lourdes pour chaque point calculé ; comme il n'est pas nécessaire (voire peu souhaitable) de créer une coupure basse très nette dans le cas d'un faisceau route complémentaire, il est possible ici de négliger les déviations horizontales dues au ballon transparent, recouvrant la source 9, 20 pour les rayons "limites" (parallèles à l'axe optique) atteignant le réflecteur 13 dans la zone à x E û 2 , 2 , où LS est la largeur de l'émetteur, supposé centré 25 horizontalement sur le repère. Dans ces conditions, il est possible de calculer préalablement les rayons limites (approximatifs pour une partie d'entre eux) et d'utiliser cette famille comme base d'un maillage pour le calcul du réflecteur 13 ; les rayons considérés peuvent en outre être directement et donc simplement propagés à 30 travers le ballon. Les rayons limites considérés sont de laforme (Fs, rl ), où : 0 cos(t) sin(t), ,pourxEC_2'2]ette[0,2+coi et r1= FS = 35 (0 est l'angle formé entre le rayon partant du foyer, atteignant le réflecteur, réfléchi au foyer F2 et atteignant le bas de la surface 14 e et un plan horizontal ) 2904091 o 0 Fs = et il= 12 ' sin((p) cos(t) ` cos (cp) cos(t) , pour te [0, 2 + wl et cpe [o 2 sin (t) , JJ J sin((p) cos(t) cos ((p) cos(t) sin (t) , , pour te [0..+w] et cpe rL_ o] , 2 2 , et r i Fs = s Le dôme étant supposé centré en S, situé 8s en dessous de la surface de l'émetteur (8s 0,1 mm dans le cas de diodes commercialisées ), il est possible de propager les rayons ci-dessus jusqu'au dioptre intérieur du ballon (équation du second degré pour trouver les intersections), de calculer la direction des rayons réfractés correspondants à l'aide des lois de Descartes (la 10 normale au ballon est toujours colinéaire au vecteur : S - intersection), de propager ces rayons réfractés dans le matériau du ballon (indice n connu, donné par le fabricant de la LED) jusqu'à la surface sphérique extérieure (de nouveau, équation polynomiale du second degré pour trouver les points d'émergence) et de déterminer les directions des rayons émergents (lois de 15 Descartes, passage matériau -> air). Soit P2 un point d'émergence et r3 un vecteur directeur unitaire du rayon correspondant, soit pi la distance parcourue par le rayon de Fs à son intersection avec la surface intérieure du ballon et P2 la distance parcourue dans le matériau du ballon (pi et P2 sont les solutions des équations du second degré 20 mentionnées plus haut), on doit avoir : distance(P2 + ? r3 , droite (F, .i)) + ?. + np2 + Pi = k, où k est une constante et P2 + ? r3 est l'intersection du rayon et de la surface du 25 réflecteur. L'équation précédente implique : (P2y + Xr3y - Fy)2 + (P2z + Xr3z - FZ)2 = (k û np2 - - 2)2, 30 d'où on tire a, et donc un point du réflecteur recherché. Pour déterminer k, connaissant un point imposé (voir Fig.10) 2904091 13 i 0 U = ù u'sin(w) , on cherche t, tel que la droite u' cos(w) (P2(x = 0,t), F3 (x = O,t)) passe par U (résolution numérique de s (u'cos(w) ù P2z). r3y = (-u'sin(w)ùP2y).r3z en fonction de t). Le dégagement u' est un paramètre de conception ; il doit toutefois être choisi de sorte que U soit situé au-delà du bord du boîtier du composant. Alors k = Pi + np2 + P2U + distance (u, droite (F, .i)), pour pi, P2 et 10 P2 , en x=0, correspondant à la valeur de t trouvée Calcul de la lentille supplémentaire 14b : Soient R et r les rayons du tore constituant la surface de sortie, et soit T l'ordonnée du point le plus en avant de cette surface (paramètres de 15 conception) : une équation paramétrique de la surface est, avec R le rayon majeur du tore et r le rayon mineur du tore : (X,- (R + r cos rp) sin O (R+rcosgp)cos8+ TùRùr r sin rp 'coscpsin0` , où ns = cos (p cos 0 sin (p / 20 est un vecteur normal à la surface en E Soit ((Ci, Cy, 0), 2) l'axe de la surface d'onde cylindrique émergente, on considère le rayon issu de T atteignant cette surface, qu'on propage en sens inverse : ce rayon, a un vecteur directeur (Cx - Xr 1 = Cy ù Yr et on peut calculer le rayon réfracté correspondant (lois de 0 Descartes) : soit r son vecteur directeur, on cherche P =T.+ point de la surface 3o d'entrée à calculer. On écrit la constante du chemin optique entre la surface d'onde de sortie et la surface cylindrique source (d'axe (F, .i:)) : 6.j(Yr -Cy)2 +(Xr - CX)2 +n2+,i(yr +2r), ù+ (z r +2r, -F,)' 25 2904091 =k, avec k une constante où n est l'indice du matériau de la lentille (pas nécessairement le même que celui du dôme de la LED utilisé lors du calcul du réflecteur) et où a = -1 si l'axe 5 de la surface d'onde émergente est situé derrière la surface de sortie de la lentille (du même côté que la source) et a = +1 dans le cas contraire. (L'équation précédente peut être ramenée à une équation du second degré en 2,). k est déterminé par la donnée de l'épaisseur ep au centre de la lo lentille à une hauteur donnée h : compte tenu des notations ci-dessous, on détermine ho et S h, ho et Ssont définis de la façon suivante : - h est la hauteur au dessus de l'axe optique pour laquelle, dans le plan de la figure 5, l'épaisseur de la lentille 14b est égale à ep, h et ep étant 15 des grandeurs de dimensionnement et pouvant être choisies arbitrairement -ho est la hauteur au dessus de l'axe optique du point d'émergence d'un rayon provenant du foyer F2 et atteignant la surface 14 e à une hauteur h au dessus de l'axe optique, - 8 est la distance le long de l'axe optique entre le point de hauteur 20 ho au dessus de l'axe optique et le point de hauteur h au dessus de l'axe optique, sur la face de sortie de la lentille 14. ho et 8 sont déterminés pour la coupe de la figure 5, à x = 0 (AO représente, sur la figure 5, l'axe optique du module) alors on a: 25 k=n.J(ep-S)2+(h-h0)2+ Je2 +(FZ-h)2+6 [c -[D+ep-[r2 - 2 -11r2-ho 2 (D et hi sont des paramètres de conception) Dimensionnement : 30 Ayant fixé les paramètres de conception D, 1, hi, h2, h, ep et u et connaissant co et les dimensions de la source, on détermine la position de F et la valeur de 9, en imposant au réflecteur de n'éclairer que la zone dédiée de la lentille. Pour cela, on fait une étude en première approximation, en coupe verticale par x = 0, sans tenir compte du dôme protecteur de la source (ce qui 35 permet de considérer que la coupe du réflecteur est un arc d'ellipse). Cette étude permet de déterminer FZ et 0 (qui sont indispensables aux autres calculs) et de tenter d'ajuster les paramètres de dimensionnement, à 14 2 + Cx 2904091 15 l'intérieur de plages raisonnables, afin de minimiser 6, qui peut être considéré comme une mesure du flux capté (plus 9 est faible, plus le flux récupéré est grand). Une variante de module selon la figure 5 est maintenant décrite à 5 l'aide des figures 11 a,11 b : dans cette variante (dont on ne décrira en détails que les caractéristiques modifiées par rapport à la variante selon la figure 5), le réflecteur récupérateur M est un miroir hyperbolique. Un miroir de type hyperbolique permet en effet d'imager la source réelle située au premier foyer de l'hyperbole avec un point virtuel situé au second foyer de l'hyperbole. De la 10 même manière que l'ellipse de la figure 5 imageait la source avec une ligne de foyer, il est possible d'utiliser un miroir hyperbolique qui image la source avec une ligne de foyers virtuels. Plus précisément, un rayon i3 issu de la source réelle est réfléchi par M de telle façon que le rayon réfléchi r3 semble provenir du point F2, le second foyer de 15 l'hyperbole. Dans ce cas, il est alors nécessaire que la partie supérieure de la lentille 14'b puisse transformer l'onde sphérique issue virtuellement de F2 en une onde plane ou en une onde cylindrique .De la même façon, lorsque le miroir conjugue la source avec un segment de foyers, la lentille aura pour fonction de transformer l'onde cylindrique issue du segment en une onde plane 20 ou une onde cylindrique à directrice verticale. Concrètement, le rayon r3 issu du réflecteur est redressé par la lentille pour repartir dans la direction de l'axe optique. Selon cette variante, on peut prolonger le miroir récupérateur M jusqu'au bord supérieur de la lentille et ainsi récupérer une quantité plus importante de 25 flux, en le rendant ainsi plus enveloppant vis-à-vis de la source de lumière. En outre, pour certaines orientation de la Led, le miroir récupérateur collecte du flux lumineux dans des directions ou l'intensité issue de la source est la plus forte. Un autre avantage de cette variante réside dans la nature de la partie supérieure de la lentille : D'une part, sa focale est plus longue que dans la 30 variante selon la figure 5, ce qui rend sa réalisation plus aisée, d'autre part, il est possible d'assurer une continuité û au moins au centre - entre la partie supérieure de la lentille et la partie inférieure. Si il subsiste une discontinuité en certains points, la marche peut être plus réduite que celle nécessaire dans le cadre de la variante selon la figure 5.

35 Les rayons i5 issus directement de la source et atteignant la partie supérieure 14'b de la lentille proviennent d'un point en avant du point focal de cette partie de lentille. Ils ressortent donc de la lentille en repartant vers le haut. Afin d'optimiser leur trajectoire, un découpage judicieux entre lentille haute et 2904091 16 lentille basse peut être fait. Pour cela, il convient d'estimer les zones de la lentille qui reçoivent une quantité importante de lumière venant du miroir récupérateur M. C'est dans cette zone que l'on placera une lentille focalisée au foyer F2 alors que le reste de la lentille 5 sera focalisé sur la source elle-même. Compte tenu de la présence de la Led, on comprend que le centre de la lentille û sur un rayon notamment d'environ 6 à 10 mm- reçoive une faible quantité de rayon issus du miroir. La figure 11 b détaille la frontière entre lentille haute et lentille 10 basse : Le plan horizontal passant par la source découpe la lentille en deux partie (haute et basse). Un cylindre d'axe confondu avec l'axe optique passant par la source et de rayon compris entre 4 et 15 mm découpe également la lentille. La partie basse additionnée de l'intérieur du cylindre correspond à une première partie de lentille 14'a focalisée sur la source. 1s La partie haute, en ne prenant pas en compte l'intérieur du cylindre, correspond à une deuxième partie de lentille 14'b focalisée sur le foyer F2. Cette variante selon la figure 11 autorise avantageusement l'utilisation d'une face de sortie de lentille commune aux portions 14'a et 14'b sans aucune discontinuité de tangence ou même de courbure. Seule une 20 discontinuité de surface subsiste entre les faces d'entrée des portions de lentilles 14'a et 14'b (discontinuité qui peut d'ailleurs être limitée, voire annulée en au moins un point, par exemple au centre, en choisissant judicieusement les épaisseurs des portions de lentille 14a par rapport à 14b).

Claims (20)

REVENDICATIONS

1. Module optique (P) pour projecteur de véhicule automobile, d'axe optique substantiellement horizontal, comportant au moins un module pour donner un faisceau à coupure, ce module comprenant au moins une première source lumineuse (1,1') comportant au moins une diode électroluminescente, caractérisé en ce que : - ledit module (P) intègre aussi au moins un module additionnel (A) avec au moins une deuxième source lumineuse (9) formée par au moins une diode électroluminescente éclairant vers l'avant et une lentille (10 ; 12 ;14 ;15) située en avant de la deuxième source pour produire un faisceau complémentaire (7) qui, combiné avec le faisceau à coupure, donne un faisceau route, - et le module additionnel (A) comprend un réflecteur récupérateur de lumière (M) tourné vers l'avant et vers le haut, ce réflecteur récupérateur comportant au moins un foyer, et la deuxième source lumineuse (9) est située par rapport à ce foyer de telle sorte qu'au moins une partie des rayons lumineux provenant de la source sortant du module (P) est réfléchie par le réflecteur récupérateur de lumière (M) suivant une direction ascendante (p2, j4) par rapport à l'horizontale pour créer une lumière d'ambiance dans le faisceau route.

2. Module optique (P) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la partie des rayons lumineux provenant de la source réfléchie suivant une direction ascendante (p2, j4) par rapport à l'horizontale pour créer une lumière d'ambiance dans le faisceau route sorte du module (P) en traversant la lentille (10; 12 ;14 ;15).

3. Module optique (P) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie des rayons lumineux provenant de la source et réfléchie suivant une direction ascendante (p2, j4) par rapport à l'horizontale pour créer une lumière d'ambiance dans le faisceau route sorte du module (P) en évitant la lentille (10 ; 12 ;14 ;15), notamment en passant au dessus de la lentille.

4. Module optique (P) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la première source (1,1') éclaire vers l'avant et le module à 35 faisceau oblique (P) comporte : - un premier réflecteur (2, 2') placé devant la première source lumineuse (1, 1') 2904091 18 pour la masquer et pour renvoyer la lumière vers l'arrière, - et un deuxième réflecteur (3, 3') décalé par rapport à la source lumineuse et au premier réflecteur, ce deuxième réflecteur recevant la lumière réfléchie par le premier réflecteur et la renvoyant vers l'avant pour donner le faisceau à coupure

5 -oblique, - et la deuxième source lumineuse (9) est en dehors de l'espace en regard du premier réflecteur (2, 2'). 5. Ensemble de modules optiques selon l'une des revendications précédentes, 10 caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs modules à coupure oblique (Ha, Hb, Hc) juxtaposés transversalement et en ce que le ou chaque module additionnel (A) est situé dans une bande neutre en avant des modules à coupure oblique, cette bande neutre étant comprise verticalement entre les limites haute et basse des modules à coupure oblique. 15

6. Ensemble de modules optiques selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs premières sources lumineuses (1,1') et plusieurs deuxièmes sources lumineuses (9) disposées en quinconce relativement aux premières sources lumineuses (1,1') des modules à coupure oblique.

7. Module selon l'une des revendications 1 à 4 ou ensemble de modules selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que le réflecteur récupérateur de lumière (M) tourné vers l'avant est décalé verticalement par rapport à la lentille (10, 12, 14).

8. Module ou Ensemble de modules selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la ou chaque diode électroluminescente (9) du module additionnel est disposée sur le même circuit imprimé (5) que la ou les autres diodes électroluminescentes (1, 1') du module (P).

9. Module ou Ensemble de modules selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les premières et secondes sources lumineuses (1, 1',9) sont inclinées pour éclairer vers le haut tout en éclairant vers l'avant.

10. Module ou Ensemble de modules selon l'une des revendications précédentes 1 ou 2, caractérisé en ce que la partie haute (10a) de la lentille est 20 25 30 2904091 19 tronquée pour le passage des rayons de la lumière d'ambiance, le réflecteur récupérateur (M) est du type paraboloïde (11), situé plus haut que la lentille (10), et le foyer du réflecteur (11) est situé au voisinage du bord inférieur de la source lumineuse (9) de sorte que les points de la source situés plus haut que le foyer 5 donnent des rayons ascendants (p2) après réflexion sur le réflecteur récupérateur (M).

11. Module ou Ensemble de modules selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la partie haute de la lentille (12) comporte une zone neutre 10 (12a) pour le passage des rayons de la lumière d'ambiance, le réflecteur récupérateur (M) est du type paraboloïde (11), situé plus haut que la lentille (12), et le foyer du réflecteur est situé au voisinage du bord inférieur de la source lumineuse (9) de sorte que les points de la source situés plus haut que le foyer donnent des rayons (p2) ascendants après réflexion sur le réflecteur 15 récupérateur.

12. Module ou Ensemble de modules selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le réflecteur récupérateur (M) est du type ellipsoïdal (13) avec un premier foyer (FI) situé sur la deuxième source lumineuse (9), et un 20 deuxième foyer (F2) situé en avant dans l'air, et la lentille (14) présente en zone de bordure supérieure une lentille supplémentaire (14b), dont la face extérieure est notamment en continuité avec celle de la lentille (14), tandis que sa face intérieure est notamment déterminée pour que le foyer de la lentille supplémentaire soit confondu avec le, ou voisin du, deuxième foyer (F2) du 25 réflecteur récupérateur (13).

13. Module ou Ensemble de modules selon la revendication 12, caractérisé en ce que le réflecteur récupérateur (M) de type ellipsoïdal (13) est déterminé pour donner une ligne focale horizontale (D) substantiellement orthogonale à l'axe 30 optique conduisant à une surface d'onde cylindrique d'axe transversal horizontal, tandis que la lentille supplémentaire (14b) est déterminée pour transformer cette surface d'onde en une surface d'onde cylindrique d'axe vertical.

14. Module ou Ensemble de modules selon la revendication 12 ou 13, 35 caractérisé en ce que le réflecteur récupérateur de type ellipsoïdal (13) est relié à la lentille par une plaque (13b) en partie haute pour former un ensemble 2904091 monobloc.

15. Module ou Ensemble de modules selon la revendication 12 à 14, caractérisé en ce que la lentille supplémentaire (14b) comporte deux zones (14ba, 14bb) 5 .transformant la surface d'onde d'axe transversal horizontal provenant du réflecteur en deux surfaces d'onde cylindriques (Na, Nb) d'axes verticaux différents.

16. Module ou Ensemble de modules selon l'une des revendications 1 ou 2, 10 caractérisé en ce que le réflecteur récupérateur (M) est du type hyperbolique (13'), et en ce que la lentille (14') présente en zone de bordure supérieure une lentille supplémentaire (14'b).

17. Module ou Ensemble de modules selon la revendication précédente, 15 caractérisé en ce que le réflecteur récupérateur (M) du type hyperbolique transforme l'onde sphérique issu de la première source lumineuse (1,1') en une onde cylindrique, notamment d'axe transverse, formant une ligne de seconds foyers. 20

18. Module ou Ensemble de modules selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la lentille supplémentaire (14'b) modifie l'onde cylindrique d'axe transverse en une onde plane ou une onde cylindrique d'axe substantiellement vertical. 25

19. Module ou Ensemble de modules selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les diodes électroluminescentes sont à émetteur rectangulaire plan protégé par un dôme transparent.

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