FR3103258A1 - Dispositif lumineux pour vehicule automobile comportant un collimateur - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un dispositif lumineux (1) d’un véhicule automobile, comportant une source de lumière (2) et un collimateur (4), le collimateur comportant une portion centrale (7) entourée par une portion périphérique (8), la portion centrale comprenant une lentille (72) comportant une surface d’entrée (71) et une surface de sortie (73), caractérisé en ce que la surface d’entrée est agencée pour que le cône de lumière (C1) émis par la source de lumière et capté par l’intégralité de la surface d’entrée soit dévié par la surface d’entrée sur l’intégralité de la surface de sortie, la surface de sortie étant plus grande que la surface d’entrée et la surface de sortie étant agencée pour collimater ledit cône de lumière dévié par la surface d’entrée. Figure pour l’abrégé : Fig. 2
Description
L’invention concerne le domaine de l’éclairage et/ou de la signalisation automobile. Plus spécifiquement, l’invention concerne le domaine des dispositifs lumineux pour véhicule automobile comportant un collimateur.
Il existe un besoin pour les dispositifs lumineux des véhicules automobiles de présenter un aspect visuel éclairé homogène, en particulier lorsque ces dispositifs lumineux sont utilisés pour de la signalisation automobile, pour laquelle les fonctions lumineuses sont réalisées directement sur une surface visible des dispositifs lumineux. Ce besoin s’exprime de façon particulièrement importante pour des dispositifs lumineux modernes qui offrent la possibilité d’afficher des pictogrammes sur une surface du dispositif, à la manière d’un écran.
Dans ce contexte, les dispositifs lumineux incorporent, de façon connue, des collimateurs. Un collimateur, dont la fonction est de collimater des rayons de lumière, à savoir dévier ces rayons dans des plans parallèles entre eux, permet ainsi de contrôler la répartition de lumière au sein d’un cône de lumière issu d’une source de lumière, afin de réaliser de façon simple et efficace une fonction lumineuse de distribution donnée ou un pictogramme.
Pour autant, l’intégration d’un collimateur de l’état de la technique dans un dispositif lumineux est incompatible avec le besoin d’aspect visuel éclairé homogène. En effet, un collimateur classique comporte une lentille centrale dont la surface d’entrée réalise une fonction de collimation vers la surface de sortie. Ainsi, la partie centrale d’un cône de lumière émis par une source de lumière et capté par un tel collimateur est collimatée sur une surface de sortie centrale du collimateur, le reste du cône étant dévié sur une surface de sortie périphérique du collimateur. Or, du fait de la collimation par la surface d’entrée de la lentille, la surface de sortie centrale est de taille équivalent à cette surface d’entrée, et donc de taille réduite par rapport à la surface de sortie périphérique, sur laquelle le reste du cône de lumière émis par la source de lumière est étalé. En outre, la distribution des rayons de lumière dans le cône de lumière généralement émis par une source de lumière est telle qu’il y a sensiblement autant de rayons dans la partie centrale du cône de lumière que dans le reste du cône. Dès lors, on constate une concentration de lumière collimatée au niveau de la surface de sortie centrale, qui crée, du fait de ses dimensions, un aspect éclairé du collimateur inhomogène, lequel se répercute sur l’aspect visuel éclairé du dispositif lumineux.
Il existe ainsi un besoin de permettre l’intégration au sein d’un dispositif lumineux d’un collimateur tout en conservant un aspect visuel éclairé homogène de ce dispositif lumineux. La présente invention vise à répondre à ce besoin.
A ces fins, l’invention a pour objet un dispositif lumineux d’un véhicule automobile, comportant une source de lumière et un collimateur, le collimateur comportant une portion centrale entourée par une portion périphérique, la portion centrale comprenant une lentille comportant une surface d’entrée et une surface de sortie, remarquable en ce que la surface d’entrée est agencée pour que le cône de lumière émis par la source de lumière et capté par l’intégralité de la surface d’entrée soit dévié par la surface d’entrée sur l’intégralité de la surface de sortie, la surface de sortie étant plus grande que la surface d’entrée et la surface de sortie étant agencée pour collimater ledit cône de lumière dévié par la surface d’entrée.
On comprend que dans l’invention, la fonction de collimation de la portion centrale est désormais attribuée à la surface de sortie de la lentille, la fonction de la surface d’entrée étant ainsi simplement de dévier la portion du cône de lumière émis par la source de lumière qu’elle reçoit vers cette surface de sortie. Dès lors, il est possible d’augmenter la surface disponible pour cette surface de sortie de la portion centrale, et ainsi de réaliser un étalement des rayons de lumière de la portion centrale du cône de lumière sur une surface de sortie plus grande que dans les collimateurs connus. Cet étalement vient ainsi diminuer la différence de luminance entre la surface de sortie de la portion centrale et la surface de sortie de la portion périphérique, de sorte à obtenir un aspect éclairé du collimateur, et donc du dispositif lumineux, homogène.
Avantageusement, la portion centrale est agencée pour que les rayons du cône de lumière captés par la surface d’entrée de la portion centrale soient déviés et transmis par cette surface d’entrée directement vers la surface de sortie de la portion centrale, sans réflexion sur une paroi, interne ou externe, du collimateur. La surface d’entrée et la surface de sortie de la lentille forment respectivement les surfaces d’entrée et de sortie de la portion centrale du collimateur, la portion centrale consistant ainsi en la lentille. De préférence, la portion périphérique borde la portion centrale sur tout ou partie de son pourtour.
Avantageusement, la source de lumière comporte une puce émettrice de lumière à semi-conducteur, notamment une diode électroluminescente. Avantageusement encore, la source de lumière est agencée pour émettre un cône de lumière présentant une distribution lambertienne. Le cas échéant, le cône de lumière émis par la source de lumière et capté par la surface d’entrée de la lentille peut comporter au moins 50% du flux de lumière émis par la source de lumière.
Avantageusement, la surface d’entrée de la lentille de la portion centrale est plane ou convexe. De préférence, la surface de sortie de la lentille de la portion centrale est convexe. Le terme convexe s’entend du point de vue d’un observateur situé du côté de la source de lumière par rapport à la lentille pour la surface d’entrée et de l’autre côté pour la surface de sortie.
Dans un mode de réalisation de l’invention, la portion périphérique du collimateur comporte une surface d’entrée, une paroi de réflexion totale interne, et une surface de sortie. Le cas échéant, la portion périphérique peut être agencée pour qu’un cône de lumière émis par la source de lumière et capté par la surface d’entrée de la portion périphérique soit dévié par la surface d’entrée vers la paroi de réflexion totale interne pour y être réfléchis intégralement vers la surface de sortie. Le cas échéant, les surfaces d’entrée et de sortie de la portion périphérique peuvent joindre respectivement les surfaces d’entrée et de sortie de la portion centrale sur tout ou partie de leurs pourtours. Les surfaces d’entrée et de sortie des portions centrale et périphérique forment ainsi ensemble respectivement l’intégralité des surfaces d’entrée et de sortie du collimateur et la paroi de réflexion totale interne de la portion périphérique forme une paroi externe du collimateur. Eventuellement, le collimateur présente une forme de révolution. De préférence, la largeur de la surface de sortie de la portion centrale peut être supérieure ou égale à celle de la surface de sortie de la portion périphérique. En variante, la portion périphérique peut être agencée de sorte qu’une partie du cône de lumière émis par la source de lumière et capté par la surface d’entrée de la portion périphérique soit déviée par la surface d’entrée vers la paroi de réflexion totale interne pour y être réfléchie vers la surface de sortie de la portion centrale. Cette variante permet d’éviter une chute de l’éclairement au niveau de la jonction des surfaces de sortie des portions centrale et périphérique.
Avantageusement, la surface d’entrée de la portion périphérique comporte une portion de concentration agencée pour concentrer une portion du cône de lumière émis par la source de lumière et capté par ladite surface d’entrée sur une portion distale de la paroi de réflexion totale interne et une portion d’étalement agencée pour étaler l’autre portion dudit cône sur le reste de la paroi en réflexion totale interne. On entend par portion distale de la paroi de réflexion totale interne une portion de la paroi de réflexion totale interne éloignée de la source de lumière, s’étendant par exemple depuis le bord de la paroi de réflexion totale interne le plus éloigné de la source de lumière sur 50% de la surface de la paroi de réflexion totale interne. Le cas échéant, la surface d’entrée de la portion périphérique est formée intégralement par la portion de concentration et la portion d’étalement.
Si on le souhaite, la portion de concentration peut être une portion convexe de la surface d’entrée de la portion périphérique et la portion d’étalement peut être une portion concave de la surface d’entrée de la portion périphérique, la portion convexe étant plus éloignée de la source de lumière que la portion concave. Les termes concave et convexe s’entendent ici du point de vue de la source de lumière. Le cas échéant, les portions convexe et concave sont jointives au niveau d’un point d’inflexion de la surface d’entrée de la portion périphérique. Si on le souhaite, les profils des portions convexe et concave sont déterminés de sorte que l’éclairement de la surface de sortie de la portion périphérique par un cône de lumière émis par la source de lumière, capté par ladite surface d’entrée de la portion périphérique et réfléchi par la paroi de réflexion totale interne soit constant.
Avantageusement, la paroi de réflexion totale interne de la portion périphérique est agencée pour collimater vers la surface de sortie de la portion périphérique ledit cône de lumière émis par la source de lumière, capté par la surface d’entrée de la portion périphérique et dévié vers la paroi de réflexion totale interne. De préférence, la surface de sortie de la portion périphérique est plane.
Dans un mode de réalisation de l’invention, le dispositif lumineux comprend une pluralité de sources de lumière agencées de façon matricielle, et une pluralité de collimateurs , chaque collimateur étant associé à l’une des sources de lumière et comportant une portion centrale entourée par une portion périphérique, la portion centrale comprenant une lentille comportant une surface d’entrée et une surface de sortie, la surface d’entrée étant agencée pour que le cône de lumière émis par ladite source de lumière associée et capté par l’intégralité de la surface d’entrée soit dévié par la surface d’entrée sur l’intégralité de la surface de sortie, la surface de sortie étant plus grande que la surface d’entrée et la surface de sortie étant agencée pour collimater ledit cône de lumière dévié par la surface d’entrée. De préférence, la pluralité de collimateurs est une pièce optique unique monobloc.
Avantageusement, le dispositif lumineux comprend un écran diffusant et un écran à cristaux liquide disposés en aval des collimateurs, sur le trajet des rayons de lumière émis par les sources de lumière et captés par les collimateurs. Le cas échéant, le dispositif lumineux peut être agencé en feu arrière de véhicule automobile. Si on le souhaite, le dispositif lumineux peut comporter un contrôleur agencé pour contrôler sélectivement chacune des sources de lumière en fonction d’instructions issues du véhicule automobile. On entend par contrôle sélectif d’une source de lumière le contrôle de l’allumage ou de l’extinction de cette source de lumière ou la modification de l’intensité lumineuse et/ou de la couleur de la lumière émise par cette source de lumière.
La présente invention est maintenant décrite à l’aide d’exemples uniquement illustratifs et nullement limitatifs de la portée de l’invention, et à partir des illustrations jointes, dans lesquelles:
Dans la description qui suit, les éléments identiques, par structure ou par fonction, apparaissant sur différentes figures conservent, sauf précision contraire, les mêmes références.
On a décrit en une coupe d’un dispositif lumineux 1 pour un véhicule automobile selon un mode de réalisation de l’invention. Le dispositif lumineux 1 est agencé en feu arrière de véhicule automobile.
Le dispositif lumineux 1 comporte une pluralité de diodes électroluminescentes 2 agencées en matrice, une pièce optique unique monobloc 3 comportant une pluralité de collimateurs 4 également agencés en matrice de sorte à ce que chaque collimateur 4 soit disposé en vis-à-vis de l’une des diodes électroluminescentes 2, un écran diffusant 5 et un écran à cristaux liquide 6. Le dispositif lumineux 1 comporte également un contrôleur (non représenté) agencé pour contrôler sélectivement chacune des diodes électroluminescentes 2 ainsi que l’écran à cristaux liquides 6 de sorte à pouvoir afficher un ou plusieurs pictogrammes sur une surface du dispositif lumineux 1 visible depuis l’extérieur du véhicule automobile.
On a représenté en une coupe d’un des collimateurs 4 avec la diode électroluminescente 2 qui lui est associé.
La diode électroluminescente 2 est agencée pour émettre un cône de lumière C selon une distribution lambertienne. Pour la suite de la description, le cône de lumière C sera divisé en un cône central C1 représentant par exemple 50% du flux lumineux total émis par la diode électroluminescente 2, un cône intermédiaire C2 et un cône périphérique C3.
Le collimateur 4 présente une forme globalement de révolution et comporte une surface d’entrée 41 et une surface de sortie 42, ainsi qu’une paroi extérieure 43. En outre, le collimateur comporte une portion centrale 7 et une portion périphérique 8 bordant la portion centrale 7 sur tout son pourtour.
La portion centrale 7 du collimateur consiste en une lentille 72, présentant une surface d’entrée 71 et une surface de sortie 73. La portion périphérique 8 du collimateur présente une surface d’entrée 81 bordant la surface d’entrée 71 sur tout son pourtour, une paroi de réflexion totale interne 82 et une surface de sortie 83 bordant la surface d’entrée 73 sur tout son pourtour. Les surfaces d’entrée 71 et 81 des portions centrale 7 et périphérique 8 sont ainsi jointives et forment ainsi la surface d’entrée 41 du collimateur 4, les surfaces de sortie 73 et 83 sont jointives et forment la surface de sortie 83, et la paroi de réflexion totale interne 82 forme la paroi extérieure 43.
On va maintenant décrire le fonctionnement optique de la portion centrale 7. La lentille 72 présente un foyer au niveau duquel est disposée la diode électroluminescente 2. La surface d’entrée 71 reçoit le cône central C1 émis par la diode électroluminescente 2. Cette surface d’entrée 71 présente un profil convexe du point de vue de la diode électroluminescente 2, et dévie ainsi directement, sans le collimater, ce cône central C1 vers la surface de sortie 73. La surface de sortie 73 est convexe, vue depuis l’écran diffusant 5, et collimate ce cône central dévié C1 vers l’extérieur du collimateur 4, vers l’écran diffusant 5. On constate que la surface de sortie 73 est plus grande que la surface d’entrée 71, la surface d’entrée 71 étalant ainsi le cône C1 sur cette surface de sortie 73.
On va maintenant décrire le fonctionnement optique de la portion périphérique 8. La surface d’entrée 81 reçoit les cônes intermédiaire C2 et périphérique C3. A cet effet, la surface d’entrée 81 comporte une portion de concentration convexe 81a jouxtant la surface d’entrée 71 de la portion centrale 7 et une portion d’étalement concave 81b, les deux portions 81a et 81b étant jointives au niveau d’un point d’inflexion 81c. La portion de concentration 81b reçoit ainsi le cône intermédiaire C2 et le dévie en le concentrant sur une portion distale 82a de la paroi de réflexion totale interne 8, tandis que la portion d’étalement 81b reçoit le cône périphérique C3 et le dévie en l’étalant sur une portion proximale 82b de la paroi de réflexion totale interne. La paroi de réflexion totale interne 81 reçoit ainsi, via ces différentes portions 82a et 82b, les cônes déviés C2 et C3 et les collimate, par réflexion totale interne, sur la surface de sortie 83 de la portion périphérique 8. La surface de sortie 83 de la portion périphérique 8 étant plane, elle n’a peu ou pas d’incidence sur les cônes C2 et C3 collimatés. On constate ainsi qu’on réalise une répartition particulièrement homogène des différents cônes de lumière C1, C2 et C3, permettant un aspect visuel allumé homogène du dispositif lumineux 1.
En outre, comme montré en , les parois de réflexion totale interne des collimateurs 4 sont jointives entre elles, de sorte à permettre une pixellisation de la surface visible du dispositif lumineux 1 sans inhomogénéité ou zone d’ombre entre deux pixels voisins.
La description qui précède explique clairement comment l'invention permet d'atteindre les objectifs qu'elle s'est fixée, et notamment en proposant un dispositif lumineux comportant une portion centrale dont la fonction de collimation a été reportée sur la surface de sortie, de sorte à permettre l’agrandissement de cette surface de sortie et donc à conserver une homogénéité au niveau de l’aspect éclairé du dispositif lumineux.
En tout état de cause, l'invention ne saurait se limiter aux modes de réalisation spécifiquement décrits dans ce document, et s'étend en particulier à tous moyens équivalents et à toute combinaison techniquement opérante de ces moyens. En particulier, on pourra prévoir d’autres profils pour les différentes surfaces d’entrée et de sortie des portions centrale et périphérique que ceux décrits, ainsi que la combinaison d’un ou plusieurs collimateurs présentant le profil décrit avec différents éléments optiques pour réaliser d’autres types de fonctions lumineuses.
Claims (10)
- Dispositif lumineux (1) d’un véhicule automobile, comportant une source de lumière (2) et un collimateur (4), le collimateur comportant une portion centrale (7) entourée par une portion périphérique (8), la portion centrale comprenant une lentille (72) comportant une surface d’entrée (71) et une surface de sortie (73), caractérisé en ce que la surface d’entrée est agencée pour que le cône de lumière (C1) émis par la source de lumière et capté par l’intégralité de la surface d’entrée soit dévié par la surface d’entrée sur l’intégralité de la surface de sortie, la surface de sortie étant plus grande que la surface d’entrée et la surface de sortie étant agencée pour collimater ledit cône de lumière dévié par la surface d’entrée.
- Dispositif lumineux (1) selon la revendication 1, dans lequel la surface d’entrée (71) de la lentille (72) de la portion centrale (7) est plane ou convexe.
- Dispositif lumineux (1) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la surface de sortie (73) de la lentille (72) de la portion centrale (7) est convexe.
- Dispositif lumineux selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la portion périphérique (8) du collimateur (4) comporte une surface d’entrée (81), une paroi de réflexion totale interne (82), et une surface de sortie (83), la portion périphérique étant agencée pour qu’un cône de lumière (C2,C3) émis par la source de lumière (2) et capté par la surface d’entrée de la portion périphérique soit dévié par la surface d’entrée vers la paroi de réflexion totale interne pour y être réfléchis intégralement vers la surface de sortie.
- Dispositif lumineux (1) selon la revendication précédente, dans lequel la surface d’entrée (81) de la portion périphérique (8) comporte une portion de concentration (81a) agencée pour concentrer une portion (C2) du cône de lumière émis par la source de lumière (2) et capté par ladite surface d’entrée sur une portion distale (82a) de la paroi de réflexion totale interne (82) et une portion d’étalement (81b) agencée pour étaler l’autre portion (C3) dudit cône sur le reste (82b) de la paroi en réflexion totale interne.
- Dispositif lumineux (1) selon la revendication précédente, dans lequel la portion de concentration (81a) est une portion convexe de la surface d’entrée (81) de la portion périphérique (8) et la portion d’étalement (81b) est une portion concave de la surface d’entrée de la portion périphérique, la portion convexe étant plus éloignée de la source de lumière (2) que la portion concave.
- Dispositif lumineux selon l’une des revendications 4 à 6, dans lequel la paroi de réflexion totale interne (82) de la portion périphérique (8) est agencée pour collimater vers la surface de sortie (83) de la portion périphérique ledit cône de lumière (C2, C3) émis par la source de lumière (2), capté par la surface d’entrée (81) de la portion périphérique et dévié vers la paroi de réflexion totale interne.
- Dispositif lumineux (1) selon l’une des revendications précédentes, comprenant une pluralité de sources de lumière (2) agencées de façon matricielle, et une pluralité de collimateurs (4), chaque collimateur étant associé à l’une des sources de lumière et comportant une portion centrale (7) entourée par une portion périphérique (8), la portion centrale comprenant une lentille (72) comportant une surface d’entrée (71) et une surface de sortie (73), la surface d’entrée étant agencée pour que le cône de lumière (C1) émis par ladite source de lumière associée et capté par l’intégralité de la surface d’entrée soit dévié par la surface d’entrée sur l’intégralité de la surface de sortie, la surface de sortie étant plus grande que la surface d’entrée et la surface de sortie étant agencée pour collimater ledit cône de lumière dévié par la surface d’entrée.
- Dispositif lumineux (1) selon la revendication précédente, comprenant un écran diffusant (5) et un écran à cristaux liquide (6) disposés en aval des collimateurs, sur le trajet des rayons de lumière émis par les sources de lumière (2) et captés par les collimateurs.
- Dispositif lumineux (1) selon l’une des revendications 8 ou 9, comprenant un contrôleur agencé pour contrôler sélectivement chacune des sources de lumière (2) en fonction d’instructions issues du véhicule automobile.
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