FR3044744A1 - Dispositif d’eclairage a guide de lumiere comprenant des trous polygonaux pour reflechir des photons - Google Patents

Dispositif d’eclairage a guide de lumiere comprenant des trous polygonaux pour reflechir des photons Download PDF

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Abstract

Un dispositif d'éclairage (DE) comprend des sources de lumière (SL) générant des photons et un guide de lumière (GL) pour transférer les photons alimentant une face d'entrée (FS) d'une zone arrière (ZR) vers une face avant (FV) en vue de leur transfert vers l'extérieur pour assurer une fonction photométrique. Ce guide de lumière (GL) comprend, en des endroits prédéfinis situés entre les zone arrière (ZR) et face avant (FV) et fonction des positions respectives des sources de lumière (SL) par rapport à la face d'entrée (FS), au moins deux trous (TR) ayant chacun une forme générale polygonale définie par des parois (PT) propres à réfléchir vers la face avant (FV) ou vers une paroi (PT) d'un autre trou (TR) certains des photons en cours de transfert, pour assurer avec d'autres photons transférés mais non réfléchis par un trou (TR) un éclairage sensiblement homogène participant à la fonction photométrique.

Description

DISPOSITIF D’ÉCLAIRAGE À GUIDE DE LUMIÈRE COMPRENANT DES TROUS POLYGONAUX POUR RÉFLÉCHIR DES PHOTONS L’invention concerne les dispositifs d’éclairage, et plus précisément ceux qui comprennent au moins deux sources de lumière et un guide de lumière.
On entend ici par « dispositif d’éclairage » un dispositif lumineux pouvant assurer au moins une fonction photométrique d’éclairage ou de signalisation ou d’effet lumineux, éventuellement décoratif.
Dans certains domaines, comme par exemple celui des véhicules, éventuellement de type automobile, on utilise des dispositifs d’éclairage comprenant au moins deux sources de lumière propres à générer des photons, et un guide de lumière propre à transférer des photons alimentant une face d’entrée d’une zone arrière vers une face avant en vue de leur transfert vers l’extérieur pour assurer une fonction photométrique. Le guide de lumière est par exemple réalisé en polycarbonate (ou PC) ou en poly-méthacrylate de méthyle (ou PMMA).
Dans le cas non limitatif d’un véhicule, une fonction photométrique d’éclairage peut être, par exemple, une fonction de feu de croisement (ou code), une fonction de feu antibrouillard, ou une fonction de feu de route, et une fonction photométrique de signalisation peut être, par exemple, une fonction d’indicateur de changement de direction (ou clignotant), une fonction de feu de stop, une fonction de feu de recul, une fonction de feu de position (ou veilleuse ou encore lanterne), une fonction de feu de jour (ou DRL (pour « Daytime running Light (or Lamp) » - signalisation lumineuse allumée automatiquement lorsque le véhicule est mis en fonctionnement pendant le jour)), ou une fonction d’accueil (ou de courtoisie).
Les dispositifs d’éclairage du type présenté plus haut peuvent être réalisés d’au moins deux façons différentes.
Dans un premier mode de réalisation, la zone arrière du guide de lumière comprend des structures réfléchissantes qui sont associées chacune à au moins une source de lumière, et qui sont propres chacune à réfléchir les photons générés reçus par la face d’entrée vers la face avant. Les photons pénètrent donc dans le guide de lumière par le dessus ou le dessous des structures réfléchissantes. Ces structures réfléchissantes étant généralement jointes les unes aux autres, elles présentent des zones de jonction qui induisent sur la face avant des zones d’ombre qui nuisent à l’homogénéité de la fonction photométrique à laquelle participe leur dispositif d’éclairage.
Dans un second mode de réalisation, la face d’entrée du guide de lumière est la face arrière qui est située à l’opposé de la face avant et en regard de laquelle sont installées les sources de lumière. Les photons pénètrent donc dans le guide de lumière par sa face arrière (ou « tranche »). L’inconvénient principal de ce second mode de réalisation réside dans le fait qu’il crée au niveau de la face avant ce que l’homme de l’art appelle des « points chauds », c’est-à-dire des zones où l’intensité lumineuse est plus importante qu’ailleurs, ce qui nuit à l’homogénéité de la fonction photométrique concernée. L’invention a donc notamment pour but d’améliorer la situation.
Elle propose notamment à cet effet un dispositif d’éclairage comprenant au moins deux sources de lumière propres à générer des photons, et un guide de lumière propre à transférer des photons, qui pénètrent par une face d’entrée dans une zone arrière qu’il comprend, vers une face avant en vue de leur transfert vers l’extérieur pour assurer une fonction photométrique.
Ce dispositif d’éclairage se caractérise par le fait que son guide de lumière comprend, en des endroits prédéfinis situés entre les zone arrière et face avant et fonction des positions respectives des sources de lumière par rapport à la face d’entrée, au moins deux trous ayant chacun une forme générale polygonale définie par des parois qui sont propres à réfléchir vers la face avant ou vers une paroi d’un autre trou certains des photons en cours de transfert, pour assurer avec d’autres photons transférés mais non réfléchis par un trou un éclairage sensiblement homogène participant à la fonction photométrique.
Grâce aux trous polygonaux les photons peuvent être répartis sur la face avant d’éclairage du guide de lumière, ce qui permet à ce dernier d’offrir une bonne homogénéité d’éclairage sur toute sa face avant.
Le dispositif d’éclairage selon l’invention peut comporter d’autres caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, et notamment : - chaque trou peut avoir une forme générale polygonale choisie parmi (au moins) un triangle et un losange ; - chaque trou peut présenter un angle orienté vers la zone arrière et décalé transversalement par rapport à une position transversale de la source de lumière qui est la moins éloignée de lui ; - chaque paroi d’un trou peut présenter des dimensions et une orientation par rapport à la zone arrière qui sont fonction de l’agencement de cette dernière et d’une distance séparant la face avant d’une face arrière de la zone arrière, située à l’opposé de la face avant ; - dans un premier mode de réalisation, la zone arrière du guide de lumière peut comprendre des structures réfléchissantes associées chacune à au moins une source de lumière, et propres chacune à réfléchir les photons générés reçus par la face d’entrée vers au moins un trou et la face avant ; - dans un second mode de réalisation, la face d’entrée du guide de lumière peut être une face arrière située à l’opposé de la face avant et en regard de laquelle sont installées les sources de lumière ; - son guide de lumière peut être de type plat ; - chaque source de lumière peut être une diode lumineuse, comme par exemple une LED, une diode laser ou une structure OLED. L’invention propose également un bloc optique de véhicule, éventuellement de type automobile, comprenant au moins un dispositif d’éclairage du type de celui présenté ci-avant. L’invention propose également un véhicule, éventuellement de type automobile, et comprenant au moins un dispositif d’éclairage du type de celui présenté ci-avant ou au moins un bloc optique du type de celui présenté ci-avant. D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à l’examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés (obtenus en CAO/DAO (« Conception Assistée par Ordinateur/Dessin Assisté par Ordinateur >>), d’où le caractère apparemment discontinu de certaines lignes et les niveaux de gris), sur lesquels : - la figure 1 illustre schématiquement, dans une vue en perspective, un premier exemple de réalisation d’un dispositif d’éclairage selon l’invention, - la figure 2 illustre schématiquement, dans une vue en perspective, une partie du dispositif d’éclairage de la figure 1, - la figure 3 illustre schématiquement, dans une vue en perspective, un second exemple de réalisation d’un dispositif d’éclairage selon l’invention, - la figure 4 illustre schématiquement, dans une vue du dessus, une partie du dispositif d’éclairage de la figure 1, avec la matérialisation de certains trajets des photons générés par les sources de lumière, et - la figure 5 illustre schématiquement, dans une vue du dessus, un exemple de trou triangulaire pouvant faire partie d’un dispositif d’éclairage selon l’invention. L’invention a notamment pour but de proposer un dispositif d’éclairage DE destiné à permettre une homogénéité de la fonction photométrique à laquelle il participe ou qu’il assure intégralement.
Dans ce qui suit, on considère, à titre d’exemple non limitatif, que le dispositif d’éclairage DE est destiné à équiper un bloc optique d’un véhicule de type automobile, comme par exemple une voiture. Mais l’invention n’est pas limitée à cette application. En effet, un dispositif d’éclairage DE peut être un équipement en soi (comportant éventuellement son propre boîtier), ou bien peut faire partie d’un autre équipement qu’un bloc optique de véhicule. Ainsi, un dispositif d’éclairage DE peut faire partie de n’importe quel véhicule (terrestre, maritime (ou fluvial), ou aérien), de n’importe quelle installation, y compris de type industriel, de n’importe quel appareil (ou système), et de n’importe quel bâtiment.
Par ailleurs, on considère dans ce qui suit, à titre d’exemple non limitatif, que le bloc optique (comprenant au moins un dispositif d’éclairage DE) est un feu arrière assurant au moins une fonction photométrique de signalisation, comme par exemple une fonction d’indicateur de changement de direction (ou clignotant) ou une fonction de feu de stop ou encore une fonction de feu de recul. Mais l’invention n’est pas limitée à cette application. En effet, le dispositif d’éclairage DE, selon l’invention, est un dispositif lumineux pouvant assurer au moins une fonction photométrique d’éclairage ou de signalisation ou d’effet lumineux, éventuellement décoratif. Ainsi, dans le cas non limitatif d’un véhicule, il peut participer à une fonction photométrique d’éclairage, comme par exemple une fonction de feu de croisement (ou code), une fonction de feu antibrouillard, ou une fonction de feu de route, ou à une fonction photométrique de signalisation, comme par exemple une fonction d’indicateur de changement de direction, une fonction de feu de stop, une fonction de feu de recul, une fonction de feu de position (ou veilleuse ou encore lanterne), une fonction de feu de jour (ou DRL (pour « Daytime running Light (or Lamp) >> - signalisation lumineuse allumée automatiquement lorsque le véhicule est mis en fonctionnement pendant le jour)), ou une fonction d’accueil (ou de courtoisie), ou à une fonction photométrique d’effet lumineux, éventuellement décoratif.
On a schématiquement représenté sur les figures 1 et 3 deux exemples de réalisation non limitatifs d’un dispositif d’éclairage DE selon l’invention.
Comme cela est illustré sur les figures 1 et 3, un dispositif d’éclairage DE, selon l’invention, comprend au moins deux sources de lumière SL et un guide de lumière GL.
Chaque source de lumière SL est agencée de manière à générer des photons.
Par exemple, chaque source de lumière SL peut être une diode lumineuse. Dans ce cas, chaque diode lumineuse peut être une diode électroluminescente (ou LED (“Light-Emitting Diode >>)) ou une diode laser ou encore une structure de type OLED (“Organic Light-Emitting Diode >> - LED organique).
Bien que cela n’apparaisse pas sur les figures 1 à 4, les sources de lumière SL peuvent, par exemple, être installées sur une plaque de support. Cette plaque de support peut, par exemple, être une carte à circuits imprimés, de type PCB (« Printed Circuit Board >>), rigide ou flexible (« de type « Flex >>).
Le guide de lumière GL comprend une zone arrière ZR comportant une face d’entrée FS ou FR et une face avant FV, située à l’opposé de sa zone arrière ZR. Il est propre à transférer des photons, générés par les sources de lumière SL et qui pénètrent dans sa zone arrière ZR par la face d’entrée FR ou FS, vers sa face avant FV, en vue de leur transfert vers l’extérieur pour assurer une fonction photométrique.
Dans le premier exemple illustré non limitativement sur les figures 1,2 et 4, la face d’entrée de la zone arrière ZR est la face supérieure FS. Dans ce cas, la zone arrière ZR comprend des structures réfléchissantes SR qui sont associées chacune à au moins une source de lumière SL, et qui sont propres chacune à réfléchir les photons générés reçus par la face d’entrée FS (ici la face supérieure) en direction de la face avant FV. Les photons pénètrent donc dans le guide de lumière GL par le dessus des structures réfléchissantes SR. En variante, la face d’entrée de la zone arrière ZR pourrait être la face inférieure qui est opposée à la face supérieure FS. Dans cette variante, les photons pénètrent dans le guide de lumière GL par le dessous des structures réfléchissantes SR.
Dans le second exemple illustré non limitativement sur la figure 3, la face d’entrée de la zone arrière ZR est la face arrière FR qui est située à l’opposé de la face avant FV. Dans ce cas, les sources de lumière SL sont installées en regard de la face arrière FR, et donc les photons pénètrent dans le guide de lumière GL par sa face arrière FR (ou « tranche »).
On notera que dans les premier et second exemples illustrés non limitativement sur les figures 1 à 4, le guide de lumière GL est de type plat (en anglais « fiat guide »). Il est donc destiné à assurer un éclairage « direct ». Mais il pourrait présenter au moins une courbure (et dans ce cas les sources de lumières SL sont préférentiellement installées sur une carte à circuits imprimés flexible (ou « Flex »)).
Par exemple, le guide de lumière GL peut être réalisé en polycarbonate (ou PC) ou en poly-méthacrylate de méthyle (ou PMMA).
Selon l’invention, et comme illustré sur les figures 1 à 4, le guide de lumière GL comprend au moins deux trous TR en des endroits prédéfinis qui sont situés entre sa zone arrière ZR et sa face avant FV et qui sont fonction des positions respectives des sources de lumière SL par rapport à sa face d’entrée FR ou FS. Chaque trou TR a une forme générale polygonale qui est définie par des parois PT propres à réfléchir vers la face avant FV ou vers une paroi PT d’un autre trou TR certains des photons qui sont en cours de transfert, pour assurer avec d’autres photons, transférés mais non réfléchis par un trou TR, un éclairage sensiblement homogène participant à la fonction photométrique du dispositif d’éclairage DE.
On a schématiquement matérialisé sur la figure 4, quelques trajets des photons générés par les sources de lumière SL à l’intérieur du guide de lumière GL. Comme on peut le constater, certains photons sont transférés directement de la zone arrière ZR vers la face avant FV (sans être réfléchis par un trou TR), d’autres photons sont transférés indirectement de la zone arrière ZR vers la face avant FV après avoir été réfléchis soit par une paroi PT d’un trou TR, soit par deux parois PT de deux trous TR voisins.
On comprendra que l’objectif des réflexions sur les parois PT des trous TR est de permettre un transfert des photons sur des zones de la face avant FV qui seraient inatteignables en l’absence de trous TR (et donc où surviendraient des zones d’ombre), tout en évitant la formation de points chauds, de manière à offrir une homogénéité de la fonction photométrique du dispositif d’éclairage DE. Les trous TR agissent donc comme des « répartiteurs » de photons.
Pour ce faire, chaque paroi PT d’un trou TR peut avantageusement présenter des dimensions et une orientation par rapport à la zone arrière ZR qui sont fonction de l’agencement de cette dernière (ZR) et de la distance qui sépare la face avant FV de la face arrière FR. En présence de structures réfléchissantes SR, la forme de ces dernières (SR) et la position de chaque source de lumière SL par rapport à la structure réfléchissante SR associée influencent le choix des dimensions et orientation de chaque paroi PT de trou TR. Les formes et dimensions des trous TR et les positions de ces derniers (TR) au sein du guide de lumière GL peuvent donc être déterminées par le calcul, grâce aux lois de l’optique linéaire. On comprendra que le calcul permet d’optimiser la répartition des photons sur la face avant FV, et donc l’homogénéité de l’éclairage participant à la fonction photométrique du dispositif d’éclairage DE.
Dans les exemples illustrés sur les figures 1 à 5, chaque trou TR a une forme générale polygonale de type triangle. Mais dans une variante de réalisation non illustrée, la forme générale polygonale pourrait être un losange, par exemple. A titre d’exemple purement illustratif, et comme illustré schématiquement sur la figure 5, un trou TR triangulaire, destiné à faire partie d’un guide de lumière GL du type de celui illustré sur les figures 1, 2 et 4 et ayant sa zone arrière ZR séparé de sa face avant FV d’environ 55 mm, peut comporter un premier angle A1 de 22°, un deuxième aigle A2 de 27°, un troisième angle A3 de 131 °, et être défini par une première paroi PTi de 15 mm de long, une deuxième paroi PT2 de 8 mm de long et une troisième paroi PT3 de 10 mm de long.
On notera, comme illustré non limitativement sur la figure 2, que les trous TR peuvent être non traversants. Mais en variante ils pourraient être traversants. Par exemple, lorsque l’épaisseur du guide de lumière GL est égale à environ 5 mm, la profondeur (ou hauteur) de chaque trou TR peut être égale à environ 4 mm.
On notera également que ce sont les interfaces matière / air des trous TR qui induisent les réflexions.
On notera également, comme illustré non limitativement sur les figures 1 à 4, que chaque trou TR peut présenter un premier angle A1 qui est orienté vers la zone arrière ZR et qui est décalé transversalement par rapport à la position transversale de la source de lumière SL qui est la moins éloignée de lui (A1).
Les positions des trous TR dépendent de la forme des structures réfléchissantes SR.
On notera également, comme illustré non limitativement sur les figures 1, 3 et 4, que la face avant FV du guide de lumière GL peut éventuellement comprendre des motifs tridimensionnels (ou 3D) propres à transférer les photons vers l’extérieur selon des directions privilégiées choisies, adaptées à la fonction photométrique. Comme illustré, ces motifs tridimensionnels peuvent, par exemple, être en gradins avec des décrochements transversaux.
Grâce à la répartition des photons induite par les trous polygonaux, les points chauds et les zones d’ombres sont évités sur la face avant d’éclairage du guide de lumière, ce qui permet à ce dernier d’offrir une (très) bonne homogénéité d’éclairage sur toute sa face avant.

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS
    1. Dispositif d’éclairage (DE) comprenant au moins deux sources de lumière (SL) propres à générer des photons et un guide de lumière (GL) propre à transférer des photons, qui pénètrent par une face d’entrée (FR, FS) dans une zone arrière (ZR) qu’il comprend, vers une face avant (FV) en vue de leur transfert vers l’extérieur pour assurer une fonction photométrique, caractérisé en ce que ledit guide de lumière (GL) comprend, en des endroits prédéfinis situés entre lesdites zone arrière (ZR) et face avant (FV) et fonction des positions respectives desdites sources de lumière (SL) par rapport à ladite face d’entrée (FR, FS), au moins deux trous (TR) ayant chacun une forme générale polygonale définie par des parois (PT) propres à réfléchir vers ladite face avant (FV) ou vers une paroi (PT) d’un autre trou (TR) certains desdits photons en cours de transfert, pour assurer avec d’autres photons transférés mais non réfléchis par un trou (TR) un éclairage sensiblement homogène participant à ladite fonction photométrique.
  2. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque trou (TR) a une forme générale polygonale choisie dans un groupe comprenant un triangle et un losange.
  3. 3. Dispositif selon l’une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que chaque trou (TR) présente un angle (A1) orienté vers ladite zone arrière (ZR) et décalé transversalement par rapport à une position transversale de la source de lumière (SL) qui est la moins éloignée de lui (A1 ).
  4. 4. Dispositif selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que chaque paroi (PT) d’un trou (TR) présente des dimensions et une orientation par rapport à ladite zone arrière (ZR) fonction de l’agencement de cette dernière (ZR) et d’une distance séparant ladite face avant (FV) d’une face arrière (FR) de ladite zone arrière (ZR), située à l’opposé de ladite face avant (FV).
  5. 5. Dispositif selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ladite zone arrière (ZR) comprend des structures réfléchissantes (SR) associées chacune à au moins une source de lumière (SL), et propres chacune à réfléchir les photons générés reçus par ladite face d’entrée (FS) vers au moins un trou (TR) et ladite face avant (FV).
  6. 6. Dispositif selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ladite face d’entrée (FR) est une face arrière située à l’opposé de ladite face avant (FV) et en regard de laquelle sont installées lesdites sources de lumière (SL).
  7. 7. Dispositif selon l’une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ledit guide de lumière (GL) est de type plat.
  8. 8. Dispositif selon l’une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que chaque source de lumière (SL) est une diode lumineuse.
  9. 9. Bloc optique de véhicule, caractérisé en ce qu’il comprend au moins un dispositif d’éclairage (DE) selon l’une des revendications précédentes.
  10. 10. Véhicule, caractérisé en ce qu’il comprend au moins un bloc optique selon la revendication 9.
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