FR2938046A1 - Dispositif photoemetteur et installation d'eclairage d'un vehicule equipe d'un tel dispositif - Google Patents

Abstract

Dispositif photoémetteur (10a) ayant au moins une photodiode (11) générant la lumière dans une première direction, un dispositif concentrateur avec un élément optique (14) pour concentrer la lumière de la photodiode (11) et un dispositif déviateur avec une surface réfléchissante (24) pour dévier la lumière concentrée par l'élément optique (14) dans une seconde direction différente de la première direction. La surface réfléchissante (24) dévie les rayons lumineux concentrés par l'élément optique (14), latéralement pour que les prolongements géométriques des rayons lumineux déviés, dans la direction opposée à la direction de sortie de lumière, correspondent à un nuage commun de points d'intersection géométriques situés au moins en partie entre la surface réfléchissante (24) et la photodiode (11).

Description

Domaine de l'invention La présente concerne un dispositif photoémetteur comprenant : 10 - un dispositif de photodiode ayant une face avant et une face arrière, comprenant au moins une photodiode pour émettre de la lumière au moins dans une première direction pratiquement perpendiculaire à la face avant du dispositif de photodiode en s'écartant du dispositif à photodiode, 15 - un dispositif concentrateur ayant au moins un élément optique associé au moins à la photodiode pour concentrer la lumière reçue de la photodiode, y compris la lumière émise par la photodiode dans la première direction, et - un dispositif déviateur comprenant au moins une surface 20 réfléchissante associée à au moins un élément optique pour dévier la lumière concentrée par cet élément optique au moins dans une seconde direction, différente de la première direction. L'invention concerne également une installation d'éclairage d'un véhicule automobile équipé d'une source lumineuse 25 pour émettre des rayons lumineux et un réflecteur pour réfléchir les rayons lumineux émis dans la direction de sortie de lumière vers l'avant du véhicule. Etat de la technique De tels dispositifs photoémetteurs (encore appelés 30 dispositifs d'éclairage) sont connus selon différentes formes de réalisations de l'état de la technique. Le but des dispositifs connus selon l'état de la technique est de dévier vers le côté, l'angle d'émission du dispositif de photodiode dirigé pratiquement parallèlement à l'axe optique. Une telle déviation latérale des rayons lumineux est par 35 exemple nécessaire dans les installations d'éclairage de véhicules 1

2 automobiles, pour générer certaines fonctions d'éclairage ou certaines répartitions de lumière. Le document EP 1 255 306 A2 décrit un dispositif émetteur de lumière ou photoémetteur du type décrit ci-dessus comportant une optique de tête, installée devant le dispositif de photodiode selon le sens de sortie de la lumière ; les rayons lumineux émis par le dispositif de photodiode, pénètrent dans cette optique de tête. La lumière ainsi injectée est déviée latéralement par réflexion totale pour être ensuite découplée (sortie) de l'optique de tête essentiellement dans une direction parallèle. L'inconvénient de cette solution, est que la lumière déviée latéralement par le dispositif, ne se voit sur le côté que dans un angle très limité. En outre, on connaît par exemple selon le document Kondo, Toshiyuki : "Highly Efficient LED Combination Rear Lamp" Symposiums "Progress in Automotive Lighting" (PAL) 2001 TU Darmstadt, DE pages 546-559, un dispositif photoémetteur comportant un réflecteur avec une ouverture recevant un dispositif de photodiode. Comme dispositif concentrateur, le dispositif comporte suivant l'axe optique devant le dispositif de photodiode, un réflecteur hyperbolique qui réfléchit la lumière émise par le dispositif de photodiode vers le réflecteur entourant le dispositif de photodiode. L'inconvénient de cette solution est qu'une partie des rayons lumineux émis par le dispositif de photodiode, est renvoyée par le réflecteur hyperbolique vers le dispositif de photodiode pour se perdre sans être utilisée. Cela se traduit par un rendement relativement mauvais de ce dispositif photoémetteur connu. Le dispositif connu présente un angle d'émission (a) relativement petit, notamment très différent de celui des ampoules à incandescence usuelles. De plus, selon le document US 7 021 797 B2, on connaît un dispositif photoémetteur comportant une optique de tête installée devant le dispositif de photodiode dans la direction de sortie de lumière. Cette optique de tête concentre les rayons lumineux émis par le dispositif de photodiode vers un foyer réel avant d'être déviés vers le côté. L'inconvénient du dispositif connu est que la lumière soit tout d'abord focalisée par réflexion totale au foyer réel et ensuite seulement

3 elle est répartie latéralement. Cela rend le dispositif très sensible aux tolérances et ainsi relativement compliqué et coûteux à fabriquer. De plus, comme le dispositif connu focalise les rayons lumineux sur un foyer réel, il est relativement encombrant notamment beaucoup plus encombrant que les ampoules à incandescence actuelles. Enfin, selon le document US 7 275 849 B2, on connaît un dispositif photoémetteur du type défini ci-dessus, dont le dispositif concentrateur et le dispositif déviateur, sont intégrés dans un composant commun constituant une optique de tête. Le dispositif concentrateur est réalisé pour rendre parallèles les rayons lumineux émis par la photodiode. Le dispositif déviateur dirige les rayons lumineux du faisceau concentré par le dispositif concentrateur latéralement pour que les prolongements géométriques des rayons lumineux déviés, dans la direction opposée à la direction de sortie de lumière, correspondent à un point d'intersection commun, géométrique (imaginaire), situé entre la surface de réflexion du dispositif déviateur et la photodiode. Une surface de sortie de lumière de l'optique de tête est en forme de segment de couronne sphérique traversée par la lumière déviée par la surface réfléchissante sans être influencée optiquement.

La difficulté de ce dispositif connu réside dans son manque de souplesse pour la réalisation de la répartition de la lumière. But de l'invention Partant de cet état de la technique, la présente invention a pour but de réaliser et de développer un dispositif photoémetteur du type défini ci-dessus, de façon que la lumière émise par le dispositif de photodiode soit déviée radialement suivant un angle d'émission (a) relativement grand, pour que le dispositif offre un rendement aussi élevé que possible et puisse en même temps être aussi compact que possible tout en offrant une grande souplesse pour la réalisation de différentes distributions de lumière. Exposé et avantages de l'invention A cet effet, l'invention concerne un dispositif du type défini ci-dessus, caractérisé en ce que le dispositif déviateur est une optique de tête ayant :

4 * au moins une surface d'incidence de lumière par laquelle pénètre la lumière reçue d'au moins une photodiode, y compris la lumière émise par cette photodiode dans la première direction pour pénétrer dans l'optique de tête, * au moins une surface réfléchissante pour dévier la lumière concentrée par au moins un élément optique et au moins une surface de sortie de lumière par laquelle la lumière déviée par la surface réfléchissante sort de l'optique de tête dans la seconde direction, * au moins cette surface réfléchissante et au moins la surface de sortie de lumière sont disposées et accordées l'une à l'autre par leur conception, pour que le dispositif déviateur dévie latéralement les rayons lumineux de la lumière concentrée par l'élément optique, de façon que les prolongements géométriques des rayons lumineux déviés, dans la direction opposée à la direction de sortie de la lumière ont un point d'intersection géométrique commun, un nuage géométrique commun de points d'intersection ou une ligne de points d'intersection, géométrique horizontale ou verticale, un cercle géométrique de points d'intersection ou un tore géométrique de points d'intersection, * le dispositif de points d'intersection est principalement dans le volume délimité par la surface réfléchissante non tournée vers la photodiode et une surface sous-tendue par le contour du bord de la surface réfléchissante.

En focalisant la lumière émise sur un foyer fictif (imaginaire) ou un nuage de points focaux (ou de points focaux), on réalise le dispositif photoémetteur selon l'invention d'une manière particulièrement réduite. Le nuage peut prendre la forme d'une ligne, d'un tore, ou d'un petit cercle. Le dispositif nécessite beaucoup moins de place que les dispositifs photoémetteurs connus selon l'état de la technique. Le dispositif selon l'invention peut remplacer sans difficulté une ampoule à incandescence classique dans le réflecteur d'une installation d'éclairage. A cet endroit, il assure la même fonction que celle assurée précédemment par l'ampoule à incandescence. Cela est rendu possible notamment du fait que le dispositif selon l'invention présente un angle d'émission (a) particulièrement grand. L'expression "direction" utilisée dans la présente description ne signifie pas évidemment que les rayons lumineux qui 5 sont dirigés dans une direction, sont tous parallèles. Bien plus, cette expression désigne une "direction principale" de rayons lumineux divergents. En particulier, les rayons lumineux déviés latéralement dans la seconde direction selon le dispositif de l'invention, ne sont pas parallèles, mais ont entre eux un angle d'émission (a) relativement grand. Le dispositif déviateur est réalisé sous la forme d'une optique de tête. L'optique de tête comporte au moins une surface d'incidence de lumière (surface d'entrée de lumière) par laquelle la lumière reçue d'au moins une photodiode, y compris la lumière émise de la première direction par cette photodiode, pénètre dans l'optique de tête ; celle-ci a au moins une surface réfléchissante pour dévier la lumière concentrée par au moins un élément optique et au moins une surface de découplage ou de sortie de lumière par laquelle la lumière déviée par la surface réfléchissante sort dans la seconde direction de l'optique de tête. Le dispositif concentrateur peut, le cas échéant, servir à lui seul de surface d'entrée ou d'injection de lumière, car déjà le passage (dioptre) des rayons lumineux de l'air dans la matière optiquement plus dense de l'optique de tête (par exemple une matière plastique transparente ou du verre) peut réaliser une concentration suffisante des rayons lumineux. Pour une concentration plus forte des rayons lumineux, on peut prévoir en avant de la surface d'incidence de lumière ou dans cette surface, de manière intégrée, en plus un élément optique par exemple sous la forme d'une lentille et notamment d'une lentille de collimation.

Selon un développement avantageux de l'invention, la seconde direction est pratiquement parallèle à la face avant du dispositif de photodiode en s'écartant du dispositif. Notamment, la seconde direction est pratiquement perpendiculaire à la première direction.

6 Selon un mode de réalisation préférentiel, l'élément optique du dispositif concentrateur comporte au moins une lentille. La lentille du dispositif concentrateur est réalisée avantageusement comme lentille de collimation. Mais, l'invention fonctionne également très bien si les rayons lumineux incidents dans le dispositif déviateur, ne sont pas parallèles entre eux. De manière préférentielle, la surface réfléchissante de l'optique de tête assure une réflexion totale de la lumière. En variante, la surface réfléchissante comporte un revêtement réfléchissant.

Selon un autre développement avantageux de l'invention, la surface réfléchissante du dispositif déviateur, comporte des structures à effet optique pour étaler le foyer des rayons lumineux suivant une ligne focale. De manière correspondante, on peut envisager des structures à effet optique sur la surface de sortie de lumière de l'optique de tête pour étaler le foyer des rayons lumineux suivant une ligne focale. Les structures à effet optique sont avantageusement sous la forme d'optiques en coussinets concaves ou convexes, de prismes ou des combinaisons quelconques de telles formes. Une optique en coussinets comprend une lentille à courbure concave ou convexe ayant une surface de base rectangulaire et des facettes bombées de manière concave. En outre, selon l'invention, le dispositif comporte au moins un organe de refroidissement associé au dispositif de photodiode et le dispositif concentrateur et le dispositif déviateur sont réalisés et accordés l'un par rapport à l'autre pour que le foyer ou la ligne focale ou le nuage de points focaux (ou points focaux) des rayons lumineux se situent à l'extérieur de l'organe de refroidissement. L'invention concerne également une installation d'éclairage du type défini ci-dessus, équipé d'une source lumineuse constituée par un dispositif photoémetteur selon l'invention tel que décrit ci-dessus. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'exemples de réalisation préférentiels représentés dans les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 montre une installation d'éclairage selon l'invention avec un dispositif photoémetteur selon l'invention correspondant à un premier mode de réalisation préférentiel, - la figure 2 montre une installation d'éclairage selon l'invention équipée d'un dispositif photoémetteur selon l'invention correspondant à un second mode de réalisation préférentiel, - la figure 3 montre différentes formes de réalisation de surfaces réfléchissantes et de surfaces de sortie de lumière d'une optique de tête ayant un dispositif concentrateur et un dispositif déviateur pour le dispositif de l'invention selon la figure 2, - la figure 4 montre un extrait du dispositif selon l'invention représenté à la figure 1 avec un dispositif concentrateur en forme de demi-sphère, - la figure 5 montre un tracé de rayons lumineux simulés pour le dispositif selon l'invention, - la figure 6 montre un autre chemin de rayons lumineux simulés dans un dispositif selon l'invention, - la figure 7 montre un dispositif d'éclairage connu selon l'état de la technique équipé d'une ampoule à incandescence, usuelle constituant sa source lumineuse, - la figure 8 montre un dispositif d'éclairage connu selon l'état de la technique ayant un dispositif photoémetteur connu, comme source lumineuse, - la figure 9 montre la répartition de lumière du dispositif photoémetteur, connu selon le document EP 1 255 306 A2. - Les figures 10a - 10c montrent différentes réalisations du dispositif selon l'invention représenté en vue de dessus. Description de modes de réalisation La présente invention concerne un dispositif émettant de la lumière et comprenant : - un dispositif de photodiode(s), - un dispositif concentrateur, et - un dispositif déviateur. Le dispositif de photodiode(s) qui sera écrit ci-après par convention au singulier, comprend au moins une photodiode émettant

8 de la lumière. Le dispositif concentrateur comprend au moins un élément optique pour concentrer la lumière émise par au moins une photodiode. Le dispositif déviateur comprend au moins une surface réfléchissante associée à un élément optique pour dévier le faisceau lumineux concentré fourni par au moins un élément optique. Un tel dispositif photoémetteur peut par exemple s'utiliser comme source lumineuse d'une installation d'éclairage de véhicule automobile. La lumière émise par le dispositif est dirigée vers un réflecteur principal d'un feu de véhicule ou d'un projecteur de io véhicule. De là, le faisceau est réfléchi d'une manière connue en soi pour générer la répartition lumineuse souhaitée ou assurer la fonction d'éclairage. Le réflecteur principal peut être un paraboloïde, un ellipsoïde ou une forme libre différente, calculée par ordinateur. Pour le calcul de la surface réfléchissante d'un réflecteur de forme libre, on 15 dispose d'un grand nombre d'outils de programmation. Pour générer la répartition lumineuse, on peut en outre installer dans le faisceau lumineux réfléchi par le réflecteur principal, un dispositif d'écran comprenant au moins un élément d'écran, une optique secondaire telle que par exemple une lentille de projection, une vitre couvrant 20 l'ouverture de sortie de la lumière du boîtier de l'installation d'éclairage, cette vitre étant en verre ou en matière plastique transparente et/ ou d'autres éléments à effet optique prévus par exemple sur la vitre couvrant l'installation d'éclairage. Des dispositifs photoémetteurs analogues sont par 25 exemple connus selon l'article "Highly Efficient LED Combination Rear Lamps" Kondo, T. (Stanley Electric Co. Ltd., Japan, publié lors du PAL (Progress in Automotive Lighting) 2001 Symposium, Technische Universitât Darmstadt Pages 546-559 (Figure 8). Le dispositif connu comporte un dispositif de photodiode 30 1, une lentille de tête (non représentée) en forme de segment de sphère intégrée dans le dispositif de photodiode 1 et constituant le dispositif concentrateur ainsi qu'un réflecteur hyperbolique 2 comme dispositif déviateur. La lumière émise par le dispositif de photodiode 1 est émis de manière centrale, c'est-à-dire suivant l'axe optique de l'installation 35 d'éclairage du véhicule en direction de la surface réfléchissante de

9 l'élément déviateur 2 ; à partir de là, le faisceau est dévié vers le réflecteur principal 3 de l'installation d'éclairage. Le réflecteur hyperbolique 2 réfléchit une partie de la lumière dans la zone centrale en retour vers le dispositif de photodiode 1. A cet endroit, la lumière n'est plus utilisée et se perd. Sous le réflecteur 2, on a une zone centrale 4 inutilisée ce qui entraîne un rendement relativement mauvais pour ce dispositif connu. Selon le document EP 1 255 306 A2, on connaît un dispositif photoémetteur analogue comportant une optique de tête pour io dévier la lumière émise par le dispositif de photodiode. L'inconvénient de cette solution est que la lumière déviée vers le côté, par ce dispositif connu, ne se voit latéralement que dans un angle très limité ; cela signifie que ce dispositif connu a un angle d'émission (a) très limité. Cela résulte également de la répartition lumineuse représentée à la 15 figure 9 dans ce document EP 1 255 306 A2. Il apparaît en outre, que l'intensité maximale (100 % de l'intensité relative) s'obtient pour environ +/- 80° et l'angle d'émission (a) est limité à une plage angulaire d'environ 20° à 30°. Un autre dispositif photoémetteur décrit dans ce document EP 1 255 306 A2 utilise un réflecteur en forme de parabole. 20 Mais ce réflecteur ne peut générer qu'un faisceau parallèle, que le réflecteur principal 3 ne peut utiliser que d'une manière limitée pour générer la répartition lumineuse souhaitée. La figure 7 montre une installation d'éclairage connue comportant une ampoule à incandescence 5, classique placée dans le 25 réflecteur principal 3. De manière générale, le filament 6 de l'ampoule 5 se trouve au foyer du système de réflecteur 3. Le réflecteur 3 recueille le flux lumineux dans une certaine plage angulaire (a) et le renvoie dans la direction principale HV ou disperse la lumière pour avoir la répartition lumineuse souhaitée. Pour pouvoir utiliser comme source lumineuse 30 une diode LED 1 à la place de l'ampoule à incandescence 5, il faut que le foyer ou la ligne focale des rayons lumineux émis, se situent à l'emplacement du filament 6. Pour générer un tel système de source lumineuse, il ne suffit pas d'utiliser une diode "Lumiled Side Emitting" LED, comme elle est par exemple décrite dans le document 35 EP 1 255 306 A2, car le foyer se trouve juste à côté de la diode LED. Il

10 faut en outre refroidir la diode LED avec un organe de refroidissement de taille relativement importante. Cette diode LED ne suffit pas pour des puissances élevées, et il faut utiliser des réseaux de diodes LED ou les équiper d'un nouveau système optique pour que la source lumineuse LED 1 puisse assurer la fonction d'éclairage. Le dispositif photoémetteur l0a selon l'invention permet de remédier aux inconvénients de l'état de la technique et d'utiliser une partie très importante du flux lumineux émis par le dispositif de photodiode pour le dévier vers le réflecteur principal 3. En particulier, le dispositif photoémetteur selon l'invention, convient très bien pour remplacer une ampoule à incandescence d'un système d'éclairage 10 de véhicule automobile car la caractéristique d'émission d'une ampoule à incandescence est particulièrement bien imitée par le dispositif selon l'invention. Cela s'obtient par la réalisation de la surface réfléchissante du dispositif déviateur comme surface de forme libre. On économise ainsi de l'énergie, c'est-à-dire de la puissance électrique, car les photodiodes ont un rendement significativement meilleur que celui des ampoules à incandescence usuelles. De plus, dans la conception de nouvelles installations d'éclairage 10 équipées de dispositifs photoémetteurs l0a selon l'invention, on peut reprendre le réflecteur principal et la conception d'ensemble des installations d'éclairage actuelles, conçues initialement pour des ampoules à incandescence de sorte qu'il ne faut pas de développement nouveau. Cela se traduit par une économie de temps de développement et permet d'utiliser des techniques confirmées. Les figures 1 et 2 montrent deux variantes différentes d'une installation d'éclairage avec un dispositif photoémetteur selon l'invention. L'installation d'éclairage porte ici globalement la référence 10, le dispositif photoémetteur porte la référence 10a. Les diodes LED portent la référence 11. Les diodes LED 11 sont installées sur un organe de refroidissement (radiateur) 12 pour mieux évacuer la chaleur. Le réflecteur principal de l'installation d'éclairage 10 porte la référence 13. Dans l'exemple de réalisation de la figure 1, il y a une lentille de collimation 14 en matière plastique ou en verre, comme

11 dispositif concentrateur. Le dispositif concentrateur pourrait également être réalisé sous la forme d'un réflecteur. Il est en outre prévu une optique de tête 15 comme dispositif déviateur. Dans l'exemple de réalisation selon la figure 2, le dispositif concentrateur et le dispositif déviateur, sont réalisés sous la forme d'une pièce unique constituant une optique de tête 16. A la figure 1, la diode LED 11 est placée dans la zone de l'orifice de lampe 17 réalisé dans le réflecteur principal 13. Mais la diode LED 11, peut également être installée à un autre endroit approprié du réflecteur 13. Le dispositif concentrateur 14 réduit à un plus petit cône optique (cône d'espace) la lumière émise par la diode LED 11 dans le demi-espace. Le cas échéant, le passage entre l'air et la matière plastique (ou le verre) d'une surface d'incidence de lumière 18 d'une pièce quelconque en matière plastique transparente ou en verre peut suffire (air : 180° -cône ; matière plastique : environ 90° -cône), pour avoir le degré de concentration lumineuse souhaité. Si cela n'est pas suffisant, on peut réaliser le dispositif concentrateur sous la forme d'une lentille 14 comme cela est représenté à la figure 1. Le cône d'émission de la diode LED 11 doit être réduit par le dispositif concentrateur 14 pour que toute la lumière arrive sur le dispositif déviateur 15. Mais, il n'est pas nécessaire que les rayons lumineux émis par la diode LED 11 soient rendus parallèles (de préférence parallèles à l'axe optique de la diode LED 11) par le dispositif concentrateur 14. On peut envisager que les rayons lumineux concentrés soient divergents ou convergents par rapport à l'axe optique de la diode LED 11. Le dispositif déviateur 15 présente une surface réfléchissante 15a et en combinaison avec une surface de sortie de lumière 19 de la lentille 14, il constitue un dispositif d'émission lumineuse qui génère un foyer, une ligne focale ou un nuage de foyers à l'emplacement 20 du filament incandescent utilisé antérieurement, si l'on suit les rayons lumineux dans le sens inverse. En variante, l'émission lumineuse générée peut former un foyer ou une ligne focale ou un nuage de foyers à l'emplacement du foyer du réflecteur 13. La combinaison comprenant la surface réfléchissante 15a du dispositif

12 déviateur et la surface de sortie 19 de la lentille 14, est conçue et réalisée pour que le réflecteur principal 13 éclaire complètement dans toute sa plage de l'angle d'espace (a), actif. Cela résulte notamment de ce que la surface réfléchissante 15a du dispositif déviateur n'est générée ni par une parabole, ni par une ellipse, ni par une hyperbole comme cela est connu dans l'état de la technique, mais est une surface de forme libre, différente, et calculée par ordinateur. L'optique de tête 15 a de préférence une section différente de celle d'un cercle et notamment, une section en ellipse ou en polygone. Cela permet d'influencer de manière ciblée la répartition lumineuse résultante, par exemple en augmentant la dispersion latérale du faisceau lumineux émis par un projecteur. A la figure 2, l'optique de tête 16 comporte dans la zone inférieure, le dispositif concentrateur, par exemple sous la forme d'une lentille de collimation, intégrée pour réduire la lumière émise par la diode LED 11 dans le demi-espace à un cône de lumière (angle d'espace) plus petit. Le cas échéant, le passage entre l'air et la matière plastique (ou le verre) au niveau d'une surface d'incidence de lumière 21 de l'optique de tête 16, peut être suffisant (air : 180° -cône ; matière plastique : environ 90° -cône). Si cela n'est pas suffisant, on peut réaliser la surface d'incidence ou d'entrée 21 de l'optique de tête 16 sous la forme d'une lentille. L'optique de tête 16 a, de préférence, une forme de section différente de celle d'un cercle et notamment une forme elliptique ou polygonale.

Le cône d'émission de la diode LED 11 doit être réduit par le dispositif concentrateur pour que toute la lumière arrive sur le dispositif déviateur dans la partie supérieure de l'optique de tête 16. Une surface réfléchissante 24 (voir figure 3) du dispositif déviateur en combinaison avec une surface de sortie de lumière 22 de l'optique de tête 16, génère un rayonnement lumineux sortant qui forme un foyer ou une ligne focale ou encore un nuage de foyers à l'endroit 20 occupé antérieurement par le filament incandescent, comme cela apparaît si l'on suit le chemin inverse des rayons. En variante, le rayonnement lumineux sortant peut également générer un foyer ou une ligne focale ou un nuage de foyers à la place du foyer du réflecteur 13. La

13 combinaison comprenant la surface réfléchissante 24 du dispositif déviateur et la surface de sortie 22 de l'optique de tête 16 est conçue et réalisée pour que le réflecteur 13 soit complètement éclairé dans sa plage active de l'angle espace (a). Pour cela, la surface réfléchissante 24 du dispositif déviateur ne présente pas dans la zone supérieure de l'optique de tête 16, une section de parabole ou d'ellipse ou d'hyperbole, comme cela est connu dans l'état de la technique, mais une surface de forme libre, différente, calculée par ordinateur. Le dispositif se compose de l'optique de tête 16, d'une plaque de circuit électronique 110 portant la source lumineuse 11 ainsi que d'un organe de refroidissement (radiateur) 12. L'optique de tête 16 peut comporter des broches ajustées pour être alignées par rapport à la source lumineuse 11. L'optique de tête 16 se fixe sur la plaque de circuit 110 ou en commun avec la plaque de circuit 110 sur l'organe de refroidissement 12. La fixation peut se faire par accrochage, vissage ou autres moyens de fixation usuels. Dans le cas d'une fabrication automatisée de l'ensemble, la fixation de l'optique de tête 16 se fait avantageusement par matage à chaud. Les broches de matière plastique de l'optique de tête 16, sont engagées à travers l'ensemble et chaque composant comporte des passages correspondants pour qu'ensuite réaliser une liaison définitive par déformation à chaud. La plaque de circuit électronique 110 doit permettre un flux calorifique suffisant pour transporter la chaleur de la source lumineuse en toute sécurité vers l'organe de refroidissement. Conviennent pour cela des platines à noyau métalliques, des plaques souples ou des plaques de circuit munies de zones spéciales de forte conductivité thermique aux endroits où est installée la diode LED 11. Dans le cas d'une plaque souple, il est possible de relier et d'associer dans l'espace plusieurs unités lumineuses à une plaque de circuit. Sur la plaque de circuit, à côté de la diode LED 11, on peut également prévoir des éléments ou circuits pour commander la diode LED 11 ainsi qu'un branchement électrique pour assurer l'alimentation en énergie et la commande de l'ensemble électronique. Pour former une ligne focale à la place d'un foyer, on peut prévoir des structures à effet optiques, sur la surface réfléchissante 15

14 (voir figure 1) ou sur la surface réfléchissante 24, dans la partie supérieure de l'optique de tête 16 (voir figure 2) ou au niveau de la surface d'incidence de lumière 22 de l'optique de tête 16. Les structures à effet optique peuvent être réalisées sous la forme de petits rayons de structures de diffraction qui étalent le point d'intersection commun des rayons lumineux suivant une ligne ou un nuage composé de plusieurs points d'intersection. Les figures 3a) - 3c), montrent différentes possibilités de réalisation d'un dispositif déviateur, intégré à l'optique de tête 16 pour le mode de réalisation de la figure 2. La figure 3a), montre la surface d'émission de lumière 22 comportant des structures 23 à effet optique. A la figure 3b), la surface de réflexion 24 de l'optique de tête 16, comporte des structures 25 à effet optique. A la figure 3c), la surface réfléchissante 24 et aussi la surface de sortie de lumière 22 munie de structures 23, 25 ont des effets optiques. Dans le cas de l'exemple de réalisation de la figure 1, l'optique de tête 15, c'est-à-dire la surface réfléchissante 15a et la surface de sortie de lumière 22, sont conçues pour éclairer toute la plage de l'angle d'espace (a), efficace, du réflecteur principal 13. Cela se réalise d'une manière particulièrement bonne par la conception de la surface réfléchissante 15a comme surface de forme libre calculée par ordinateur. L'optique de tête 15 est fixée en bas par au moins trois entretoises (non représentées) au réflecteur principal 13 ou à l'organe de refroidissement 12 de la diode LED. Le dispositif concentrateur 14 est de préférence une lentille. Toutefois, dans certains cas, comme le montre la figure 4, une demi-sphère 27 en matière plastique transparente, en résine ou en verre au-dessus de la diode LED 11, peut suffire pour réaliser la concentration souhaitée. La demi-sphère 27 présente une surface d'incidence de lumière essentiellement plane tournée vers la diode LED 11 et une surface de sortie de lumière en forme de segment de sphère. La demi-sphère 27 permet de réduire le rayonnement émis (un cône d'environ 180°) de la diode LED 11 à un cône d'environ 90°. Les figures 5 et 6 montrent différentes simulations des trajets des rayons lumineux du dispositif photoémetteur l0a selon

15 l'invention. On a constaté que le dispositif 10a selon l'invention pouvait se placer sans difficulté dans les réflecteurs principaux usuels 13 en remplacement d'une ampoule à filament à incandescence et permettait un fonctionnement particulièrement efficace de l'installation d'éclairage 10. La figure 10 montre dans ses parties 10a, 10b, 10c, différentes formes de réalisation du dispositif photoémetteur 10a en vue de dessus. Les surfaces latérales 22 peuvent avoir des facettes, une forme de coussins concaves ou convexes selon les nécessités et ces coussins peuvent également avoir des rayons identiques ou différents, à l'intérieur d'une surface, ou encore des prismes avec des angles de dièdre différents ou encore une combinaison quelconque de telles surfaces. La source lumineuse 11 est installée au centre derrière la surface déflectrice 24.15

Claims (1)

1. REVENDICATIONS1 °) Dispositif photoémetteur (10a) comprenant : - un dispositif de photodiode ayant une face avant et une face arrière, comprenant au moins une photodiode (11) pour émettre de la lumière au moins dans une première direction pratiquement perpendiculaire à la face avant du dispositif de photodiode en s'écartant du dispositif à photodiode, - un dispositif concentrateur ayant au moins un élément optique (14) associé au moins à la photodiode (11) pour concentrer la lumière reçue de la photodiode (11), y compris la lumière émise par la photodiode dans la première direction, et - un dispositif déviateur comprenant au moins une surface réfléchissante (15, 24) associée à au moins un élément optique (14) pour dévier la lumière concentrée par cet élément optique (14) au moins dans une seconde direction, différente de la première direction, caractérisé en ce que - le dispositif déviateur est une optique de tête (16) ayant : * au moins une surface d'incidence de lumière (21) par laquelle première direction, pour pénétrer dans l'optique de tête (16), * au moins une surface réfléchissante (24) pour dévier la lumière concentrée par au moins un élément optique (14) et * au moins une surface de sortie de lumière (22) par laquelle la lumière déviée par la surface réfléchissante (24) sort de l'optique de tête (16) dans la seconde direction, - au moins cette surface réfléchissante (24) et au moins la surface de sortie de lumière (22) sont disposées et accordées l'une à l'autre par leur conception pour que le dispositif déviateur dévie latéralement les rayons lumineux de la lumière concentrée par l'élément optique (14) de façon que les prolongements géométriques des rayons lumineux déviés, dans la direction opposée à la direction de sortie de la lumière ont un point d'intersection géométrique commun, un nuage géométrique commun de points d'intersection ou une ligne de points pénètre la lumière reçue d'au moins une photodiode (11), y compris la lumière émise par cette photodiode (11) dans la 25 30 17 d'intersection, géométrique horizontale ou verticale, un cercle géométrique de points d'intersection ou un tore géométrique de points d'intersection, - le dispositif de points d'intersection est principalement dans le volume délimité par la surface réfléchissante (24) non tournée vers la photodiode (11) et une surface sous-tendue par le contour du bord de la surface réfléchissante (24). 2°) Dispositif (l0a) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la seconde direction est pratiquement parallèle à la face avant du dispositif de photodiode en s'écartant de ce dispositif de photodiode. 3°) Dispositif (l0a) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'élément optique (14) du dispositif concentrateur comporte une lentille. 4°) Dispositif (l0a) selon la revendication 3, caractérisé en ce que la lentille (14) du dispositif concentrateur est une lentille de collimation. 5°) Dispositif (l0a) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif concentrateur fait partie intégrante de l'optique de tête (16). 6°) Dispositif (10a) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface réfléchissante (24) de l'optique de tête (16) dévie la lumière par réflexion totale. 7°) Dispositif (10a) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface réfléchissante (24) comporte un revêtement réfléchissant. 35 18 8°) Dispositif (l0a) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface réfléchissante (24) du dispositif déviateur, comporte des structures à effet optique (25) pour étaler le foyer des rayons lumineux suivant une ligne focale ou un nuage de points focaux. 9°) Dispositif (l0a) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface de sortie de lumière (22) de l'optique de tête (16) comporte des structures (23) à effet optique pour étaler le foyer des rayons lumineux suivant une ligne focale ou un nuage de points focaux. 10°) Dispositif (l0a) selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que les structures (23, 25) à effet optique, sont des rayons ou des structures de diffraction sous la forme de facettes, d'optiques en forme de coussinets concaves ou convexes et/ou de prismes. 11 °) Dispositif (l0a) selon les revendications 8 à 10, caractérisé en ce que le dispositif (l0a) comporte au moins un organe de refroidissement (12) associé au dispositif de photodiode, la surface réfléchissante (24) et la surface de sortie de lumière (22) du dispositif déflecteur étant disposées l'une par rapport à l'autre et accordées l'une par rapport à l'autre par leur conception pour que le foyer ou la ligne focale ou le nuage de points focaux des rayons lumineux se situent à l'extérieur de l'organe de refroidissement (12). 12°) Installation d'éclairage (10) de véhicule automobile comprenant une source lumineuse pour émettre des rayons lumineux et un réflecteur (13) pour réfléchir les rayons lumineux émis dans une direction de sortie de lumière devant le véhicule, caractérisée en ce que l'installation d'éclairage (10) comporte comme source lumineuse, un dispositif (10a) selon les revendications 1 à 11.