L'invention se rapporte au domaine des modules lumineux de véhicule terrestre, c'est-à-dire des modules pouvant être intégrés à un dispositif lumineux du véhicule et permettant, lors de l'utilisation du véhicule, de projeter de la lumière éclairant la route ou l'habitacle et/ou permettant au véhicule de se rendre plus visible. Des exemples de tels dispositifs lumineux sont les feux de position ou les feux de croisement et/ou route (communément appelés « phares »).

ARRIERE-PLAN

Un véhicule terrestre est équipé de dispositifs lumineux, notamment d'éclairage et/ou de signalisation, tels que des projecteurs avants ou feux arrières, destinés à illuminer la route devant le véhicule, la nuit ou en cas de luminosité réduite. Ils peuvent aussi servir à éclairer l'habitacle du véhicule. Ces dispositifs lumineux peuvent comprendre un ou plusieurs modules lumineux. Chaque fonction d'éclairage peut être assurée par un ou des module(s).

Dans ces modules lumineux de véhicules terrestres, des sources de lumière électroluminescentes sont de plus en plus fréquemment utilisées. Ces sources lumineuses peuvent constituées par des diodes électroluminescentes ou LEDs (acronyme anglais pour « Light Emitting Diode »), par des diodes électroluminescentes organiques ou OLEDs (acronymes anglais pour « organic light- emitting diodes », ou encore par des diodes électroluminescentes polymériques ou PLED (acronymes anglais pour « polymer light-emitting diodes »).

On connaît depuis peu des sources de lumière monolithique à état solide (également connues sous le nom de « matrice monolithique de LEDs », traduction de l'expression anglaise « monolithic array of LEDs »). Une source de lumière monolithique comprend des dizaines, des centaines, voire des milliers de DELs qui sont situées sur un même substrat, les DELs étant séparées des autres par des lignes (ou encore « lanes » en anglais) ou des rues (ou encore « streets » en anglais). Dans ce contexte de matrice monolithique, les DELs sont également appelées pixels. Ces sources de lumière sont dites à haute densité de DELs parce que le nombre de pixels est important, par plusieurs centaines de DELs par cm ² . Chacune des DELs est indépendante électriquement des autres et éclaire donc de manière autonome des autres DEL de la matrice. Ainsi, chaque DEL de la matrice est commandée individuellement par le circuit électronique qui gère son alimentation électrique (circuit appelé « driver » en anglais).

Les sources de lumière monolithique à état solide présentent de nombreux avantages. Elles offrent tout d'abord une forte intensité lumineuse, ce qui permet d'améliorer l'éclairage de la scène et ainsi de sécuriser par exemple la conduite d'un véhicule automobile. De plus, elles créent un faisceau lumineux hautement pixélisé qui permet d'implémenter et d'améliorer des fonctionnalités existantes d'aide à la conduite, notamment des fonctions d'éclairage adaptatif. Par exemple, une fonction d'anti-éblouissement peut être configurée pour que seul le pare-brise d'un véhicule arrivant de face ne soit plus éclairé.

Les sources de lumière monolithique à état solide présentent cependant des inconvénients. Tout d'abord, ces sources de lumière chauffent et impliquent une gestion spécifique de la chaleur générée par les éléments électroluminescents. En effet, la chaleur générée entraîne une élévation de la température au niveau des composants qui peut dégrader les composants et/ou en empêcher une utilisation optimale. De plus, ces sources lumineuses souffrent de diaphonie (« cross-talk » en anglais), c'est-à-dire que la lumière émise par un élément électroluminescent interfère avec au moins la lumière émise par les éléments électroluminescents de son voisinage. La pixellisation du faisceau lumineux émis par la source est donc affectée. En outre, une partie de la lumière émise est perdue car toute la lumière émise ne peut pas être collectée à cause de l'angle d'émission des éléments électroluminescent qui est important. Un autre problème enfin est que les lignes ou rues présentes sur la source font apparaître des intervalles entre les différents faisceaux lumineux composant le faisceau de la source. Le faisceau lumineux obtenu en sortie n'est donc pas un faisceau lumineux homogène. De plus, ces lignes ou rues forment des zones non émissives qui font chuter la luminance moyenne de la source sous la valeur de la luminance de l'émetteur. La perte peut être très importante ; par exemple, si on a un pitch de 50 μιη et des émetteurs de 40 μιη, la surface non émissive environ 36% de la surface totale de la source

RESUME DE L'INVENTION

On propose pour cela un module lumineux, notamment pour véhicule automobile, qui comprend une source électroluminescente monolithique comprenant des éléments électroluminescents, un système optique primaire muni d'une pluralité d'optiques convergentes, au moins une optique convergente étant associée à chaque élément électroluminescent et formant une image de l'élément électroluminescent auquel elle est associée.

Selon différents exemples, le module lumineux peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes combinées entre elles :

- les éléments électroluminescents de la source monolithique forment une matrice d'éléments électroluminescents, et les optiques convergentes forment une matrice de microlentilles convergentes ;

- l'axe optique de la dite au moins une optique convergente est aligné sur le centre de l'élément électroluminescent avec lequel la dite au moins une optique convergente est associée ;

- la distance entre ladite au moins une optique convergente et l'élément électroluminescent avec lequel la dite au moins une optique convergente est associée est inférieure ou égale à la distance focale objet de ladite au moins une optique convergente ;

- l'angle de collection des optiques convergentes est compris entre 30° et 70°, bornes incluses ;

- la pluralité d'optiques convergentes du système optique primaire recouvre la source électroluminescente monolithique ; - la pluralité d'optiques convergentes est en contact avec la source électroluminescente monolithique ;

- un élément intermédiaire est agencé entre la pluralité d'optiques convergentes et la source électroluminescente monolithique ;

- la distance entre le centre d'un premier pixel et le centre d'un deuxième pixel voisin du premier est comprise entre 20 et 500 micromètres (μιη) ;

- les dimensions d'un élément électroluminescent sont comprises entre 10 et 500 micromètres (μιη) ;

- le système optique primaire est agencé de sorte que les images qu'il forme soient sensiblement adjacentes pour former une distribution de lumière homogène continue ;

- chaque optique convergente comprend au moins une portion convexe ;

- la pluralité d'optiques convergentes est venue de matière ;

- les éléments électroluminescents de la source électroluminescente monolithique sont des diodes électroluminescentes ;

On propose également un dispositif lumineux, notamment d'éclairage et/ou de signalisation de préférence de véhicule terrestre, qui comprend le module lumineux ci-dessus, un système optique de projection formant une image des images produites par le système optique primaire.

BREVE DESCRIPTION DES FIGURES

Différents modes de réalisation de l'invention vont maintenant être décrits, à titre d'exemples nullement limitatifs, en se référant aux dessins annexés dans lesquels :

Les figures 1 et 2 montrent schématiquement un exemple de source monolithique électroluminescente à haute densité de pixels ;

La figure 3 montre schématiquement un exemple de module lumineux selon l'invention ;

La figure 4 montre schématiquement un exemple de microlentille vue de face ; La figure 5 montre schématiquement un exemple d'ajustement d'une microlentille avec une source lumineuse ;

La figure 6 illustre de façon schématique une vue en perspective d'un exemple d'un module de projection selon l'invention ;

La figure 7 illustre de façon schématique une vue en perspective d'un exemple d'un module de projection selon l'invention.

DESCRIPTION DETAILLEE

Le module lumineux selon l'invention comprend une source de lumière électroluminescente à état solide (acronyme de l'anglais « solid-state lighting »). La source électroluminescente comprend des éléments électroluminescents qui sont de dimensions submillimétriques. La source comprend en outre un substrat sur lequel sont épitaxiés les éléments électroluminescents. Les éléments électroluminescents utilisent l'électroluminescence pour émettre de la lumière. L'électroluminescence est un phénomène optique et électrique durant lequel un matériau émet de la lumière en réponse à un courant électrique qui le traverse, ou à un fort champ électrique. Cela est à distinguer de l'émission de lumière en raison de la température (incandescence) ou de l'action des produits chimiques (chimiluminescence).

La source électroluminescente est une source électroluminescente monolithique, c'est-à-dire que les éléments électroluminescents sont situés et épitaxiés sur un même substrat, et de préférence sur une même face du substrat qui peut être par exem ple du sa phir. Les éléments électroluminescents sont déposés sur ou s'étendant à partir d'au moins une face du substrat. Les éléments électroluminescents de la matrice monolithique sont séparées les uns des autres par des lignes (nommée « lanes » en anglais) ou des rues (nommées « streets » en anglais). Les termes lignes et rues sont synonymes. Ces lignes ou rues sont des espaces séparant les éléments électroluminescents. Ces espaces peuvent être vides, ou bien encore contenir des éléments introduits par exemple pour la gestion des phénomènes de diaphonies (« crosstalk » en anglais). La source électroluminescente monolithique forme une grille d'éléments électroluminescents ou encore une matrice d'éléments électroluminescents.

Un élément électroluminescent peut être, mais n'est pas limité à, une diode électroluminescente (LED), une diode électroluminescente organique (OLED), une diode électroluminescente polymérique (PLED). La source électroluminescente est donc une source lumineuse à semi-conducteur et elle comporte un substrat à partir sur lequel sont placés les éléments électroluminescents. Un élément électroluminescent est plus généralement appelé pixel. Par conséquent, la source lumineuse comprend une pluralité de pixels déposés sur ou s'étendant à partir de la première face du substrat. Les pixels (c'est-à-dire les éléments électroluminescents) émettent de la lumière lorsque le matériau semi-conducteur est alimenté en électricité. On peut donc parler de pixel allumé lorsqu'un élément électroluminescent émet de la lumière.

La source électroluminescente monolithique peut être une source électroluminescente monolithique à haute densité d'éléments lumineux, c'est-à-dire qu'elle comprend un nombre très important d'éléments électroluminescents. Par nombre très élevé, il faut entendre que le substrat de la source lumineux comprend au moins 400 éléments électroluminescents sur le même substrat. Par exemple, si le pitch est de 200μιη, la densité de pixels est alors de 2500 éléments électroluminescents par centimètre carré (cm ² ). Les dimensions des pixels peuvent varier, dépendant de la densité de pixels par cm ² recherchées.

La figure 1 montre une vue de haut d'un exemple de source électroluminescente monolithique 1 à haute densité d'éléments électroluminescent. La figure 2 montre une partie de la vue de côte de l'exemple de la figure 1. Les éléments électroluminescents 8 ont été déposés sur un substrat 110, par exemple du saphir. Les éléments électroluminescents 8 sont dans ces exemples des DELs. Les DELs ont été placées de sorte qu'elles forment une grille de DELs encore appelée matrice de DELs. Les DELs sont séparées par les lignes ou rues rectilignes disposées verticalement 104a et horizontalement 104b. Le motif régulier ainsi formé est parfaitement intégré dans les processus de fabrication actuels de sources lumineuses.

Toujours dans les exemples des figures 1 et 2, les DELs ont une forme (sensiblement) carré et ont une dimension de 40 μιη. Cette dimension se rapporte à l'un des côtés du carré 106. La dimension est donc la largeur de la DEL. Les lignes ou rues 104a, 104b ont toute une largeur de 10 μιη. Le pitch 108 entre les DELs est donc de 50 μιη. Le pitch est la distance entre le centre d'un premier pixel et le centre d'un deuxième pixel voisin du premier ; cette distance est également appelée « pixel pitch » en anglais. Le pitch dépend donc de la dimension des pixels et de la largeur des lignes ou rues. Les éléments électroluminescents 8 ont également une hauteur 109 qui dépend de la technologie utilisée pour leur fabrication. La hauteur d'un élément électroluminescent se mesure à partir de la surface du substrat sur laquelle l'élément électroluminescent est déposé ou s'étend. Par exemple, les DELs peuvent avoir une hauteur de 100 μιη.

En pratique, toutes les DELs et toutes les lignes ou rues d'une source électroluminescente monolithique ont des dimensions qui sont égales ou sensiblement égales. La source forme un motif régulier de grille d'éléments électroluminescents.

On comprend que les DELs peuvent avoir d'autres formes, dépendant de la technologie utilisée pour leur fabrication. Dans ce cas la définition du terme dimension peut varier. Par exemple, si les DELs ont une forme rectangulaire, on peut par convention décider que la dimension d'une DEL est la distance du côté le plus court du rectangle. Comme autre exemple, si les DELs ont une forme circulaire, on peut par convention décider que la dimension d'une DEL est son diamètre.

Les éléments électroluminescents sont chacun semi-conducteur, c'est-à-dire qu'ils comportent chacun au moins un matériau semi-conducteur. Les éléments électroluminescents peuvent être majoritairement en matériau semi-conducteur. Ce matériau semi-conducteur peut être le même que ou différent du matériau semiconducteur du substrat. Les éléments électroluminescents peuvent plus généralement être tous réalisés dans le ou les mêmes matériaux. Les éléments électroluminescents peuvent être de même nature, par exemple sensiblement identiques ou similaires. Tous les éléments électroluminescents peuvent être positionnés pour former un motif régulier, par exemple une grille.

Chacun des éléments électroluminescents de la source électroluminescente monolithique est indépendant électriquement des autres et émet ou non de la lumière indépendamment des autres éléments de la matrice. Chaque élément de la matrice est commandé individuellement par un circuit électronique appelé « driver » en anglais. Le driver gère l'alimentation électrique de la matrice monolithique, ce qui revient à dire qu'il gère individuellement l'alimentation électrique de chaque élément électroluminescent. Alternativement, des éléments électroluminescents peuvent être regroupés électriquement, par exemple en les alimentant électriquement à l'aide d'un montage en parallèle ou en série, afin de diminuer le nombre d'éléments à gérer. Par exemple, les groupes peuvent comprendre entre deux et quatre éléments électroluminescents, ce nombre permettant de conserver un faisceau lumineux suffisamment pixélisé. Le driver est donc un dispositif électronique qui est apte à commander les éléments d'une matrice monolithique d'éléments électroluminescents. Plusieurs drivers peuvent être utilisés pour piloter les éléments électroluminescents de la source.

Le module lumineux peut comprendre une ou plusieurs sources électroluminescentes monolithiques. Plusieurs modules lumineux comprenant une telle source électroluminescente monolithique peuvent être intégrés au dispositif lumineux selon l'invention. Le terme « module lumineux » désigne donc au moins une source électroluminescente monolithique.

Le module lumineux comprend de plus une couche recouvrant le matériau semi-conducteur. Cette couche modifie le spectre de la lumière émise par le matériau semi-conducteur. Le spectre est défini par un continuum de longueurs d'onde, et la couche modifie donc les longueurs d'onde des rayonnements électromagnétiques formant le spectre de la lumière émise. Recouvrir signifie que la couche est agencée par rapport au matériau semi-conducteur de sorte que la lumière qu'il émet passe au travers de la couche. Cette dernière peut être en contact avec au moins la surface du matériau semi-conducteur par laquelle la lumière produite par le matériau semi-conducteur s'échappe. Alternativement, un matériau tiers peut servir d'interface entre la couche et la surface du matériau semiconducteur par laquelle la lumière produite par le matériau semi-conducteur s'échappe ; ce matériau tiers peut être du silicone qui est un polymère. La figure 2 montre un exemple dans lequel chaque élément électroluminescent est individuellement recouvert par la couche 120. Plus précisément, la couche est en contact avec la surface de l'élément électroluminescent par laquelle les photons émis par le matériau semi-conducteur s'échappent. Le parcours de la lumière est représenté par les flèches en pointillé. La couche 120 est un convertisseur de lumière ou luminophore, et elle comprend au moins un matériau luminophore conçu pour absorber au moins une partie d'au moins une lumière d'excitation émise par une source lumineuse et pour convertir au moins une partie de ladite lumière d'excitation absorbée en une lumière d'émission ayant un spectre lumineux différente de celle de la lumière d'excitation.

Le module lumineux selon l'invention comprend donc une source électroluminescente monolithique qui peut être à haute densité d'éléments électroluminescents. Le module lumineux comprend de plus un système optique primaire qui est muni d'une pluralité d'optiques convergentes. Chaque optique convergente du système optique primaire forme une image d'une source électroluminescente. Une ou plusieurs optiques convergentes est associée à chaque élément électroluminescent. L'association est exclusive, c'est-à-dire que la ou les optiques sont chargées de faire converger la lumière d'un seul et unique élément électroluminescent. De préférence, une optique est associée à un élément électroluminescent. L'optique convergente forme une image de l'élément électroluminescent auquel elle est associée. L'image formée est de préférence une image virtuelle. La création d'une image réelle peut être également envisagée. Les éléments électroluminescents de la source monolithique forment de préférence une matrice d'éléments électroluminescents. Comme expliqué en référence avec la figure 1, les éléments électroluminescents sont placés sur le substrat de la source suivant un motif régulier, par exemple celui d'une grille. Les optiques convergentes forment elle également de préférence une matrice de lentilles convergentes. Les lentilles convergentes de la matrice de lentilles convergentes sont disposées de sorte qu'il existe une correspondance entre un élément électroluminescent et la lentille qui lui est associée, par exemple la lentille recouvre l'élément électroluminescent. Cela n'exclue pas que la matrice de lentilles convergentes ne soit pas forcément strictement de même pas que la source monolithique ; par exemple, un pas légèrement différent peut être permettre de réorienter les rayons émis par les éléments électroluminescents en bord de la source électroluminescente monolithique.

Cette correspondance peut être assurée en alignant l'axe optique de l'optique convergente sur le centre de l'élément électroluminescent avec lequel la dite au moins une optique convergente est associée.

D'autres motifs qu'une grille régulière peuvent être envisagés pour les matrices d'éléments électroluminescents et d'optiques convergentes ; par exemple les éléments d'une ligne sont décalés par rapport d'une autre ligne voisine. Tout motif, qu'il soit régulier ou non, peut être envisagé.

Les éléments électroluminescents sont de préférence de dimensions submillimétriques afin que la source monolithique soit à haute densité de pixel lumineux. Dans ce cadre, les optiques convergentes sont des microlentilles convergentes de dimensions millimétriques ou submillimétriques.

La figure 4 montre un exemple de grille de microlentilles convergentes de centre optique « 0 » par lequel passe l'axe optique.

La figure 5 montre schématiquement un exemple d'un ensemble de microlentilles convergentes, par exemple la grille de microlentilles représentée sur le figure 4, dont les axes optiques (représentés des lignes 15 en pointillés passant par leur centre optique « 0 ») sont alignées sur le centre « 0'» des éléments électroluminescents 8.

Dans le cadre de la présente invention, on désigne par microlentilles des dioptres faisant converger la lumière dont les dimensions externes sont inférieures ou égales à cinq fois les dimensions des éléments électroluminescents la source de lumière. En pratique, les microlentilles ont une dimension qui est comprises entre une et cinq fois, bornes incluses, celles des éléments électroluminescents. Ainsi, si un élément électroluminescent a pour dimension une longueur L et une largeur I, notée (Lxl), alors la microlentille aura une dimension (L'xl') avec L≤ L'≤ 5xL et I≤ Γ≤ 5x1. Ce dimensionnement permet de conserver une bonne luminance. Par exemple, pour une diode électroluminescente (LED) individuelle dont la surface émettrice est de 50 μιη de côté, les dimensions du dioptre associé seront inscrites dans un carré de 250 μιη de côté maximum. Les microlentilles sont en général dans un ordre de grandeur submillimétrique.

De plus, si tous les éléments électroluminescents sont de même dimension, on pourra prévoir que toutes les microlentilles ont la même dimension. Avantageusement toutefois, on pourra également prévoir que les microlentilles associés aux sources en bordure de la matrice, notamment aux extrémités latérales, soient de dimensions plus grande que les autres afin de former une image allongée latéralement et verticalement qui donnera un motif lumineux projeté de plus grande taille que les autres, notamment pour produire un éclairement des bas-côtés de la route.

L'optique convergente peut de préférence être placée, par rapport à l'élément électroluminescent auquel il est associé, à une distance qui est inférieure ou égale à la distance focale objet de l'optique convergente afin d'assurer la création d'une image virtuelle de l'élément électroluminescent. L'image virtuelle ainsi créée peut servir de nouvelle source de lumière, par exemple pour une lentille de projection. L'image virtuelle obtenue est agrandie par rapport à l'élément électroluminescent. Le système optique primaire, par exemple une matrice de microlentilles, permet donc de former des images virtuelles des éléments électroluminescents de la source électroluminescente monolithique.

Alternativement, l'optique convergente peut être placée, par rapport à l'élément électroluminescent auquel il est associé, à une distance qui est supérieure à la distance focale objet de l'optique convergente afin d'assurer la création d'une image réelle de l'élément électroluminescent. Dans ce cas, et comparativement au cas précédent où une image virtuelle est créée, la microlentille doit avoir une focale beaucoup plus courte et doit en conséquent être plus bombée, ce qui complexifie sa réalisation.

L'optique convergente peut en outre être placée à une distance de l'élément électroluminescent qui est choisie pour que l'optique convergente collecte la plus grande quantité de lumière émise par l'élément électroluminescent. L'élément électroluminescent envoie de la lumière sur un demi-espace - en pratique un cône d'émission de 180°-, et il est donc très difficile de collecter toute la lumière qu'il émet. En pratique, la distance choisie est la plus courte possible afin que l'optique convergente soit le plus proche possible de l'élément électroluminescent pour capturer un maximum de lumière émise par l'élément électroluminescent : on minimise ainsi la perte de la lumière émise. Quasiment toute la totalité de la lumière émise peut être récupérée, ce qui permet d'obtenir une énergie lumineuse maximale utilisée.

Dans un exemple préféré, les optiques convergentes sont en contact avec les éléments électroluminescent, c'est-à-dire qu'il n'y a pas d'élément intermédiaire tel que par exemple de l'air entre les éléments électroluminescents et les optiques convergentes. Il n'y a pas de perte de lumière par passage de la lumière dans l'air ou tout autre matériau. Alternativement, un élément intermédiaire fait la jonction entre les optiques convergentes et les éléments électroluminescents. Le matériau servant d'élément intermédiaire est sélectionné pour qu'il évite les pertes.

Toujours afin d'assurer qu'un maximum de la lumière émise par un élément électroluminescent soit utilisée, la pluralité d'optiques convergentes du système optique primaire peut recouvrir la source électroluminescente monolithique. En d'autres termes, les éléments électroluminescents et les rues/lignes les séparant sont recouverts par le système optique primaire. Ainsi, pour un pitch donné entre deux éléments électroluminescents - soit la distance entre le centre d'un premier élément électroluminescent et le centre d'un deuxième l'élément électroluminescent voisin du premier -, les dimensions des deux optiques convergentes associées - soit celle de ladite au moins une optique convergente avec laquelle le premier élément électroluminescent est associée et celle de ladite au moins une optique convergente avec laquelle le deuxième élément électroluminescent est associé- seront choisies de sorte que les deux lentilles recouvrent les deux éléments électroluminescents sur toute la longueur du pitch donné.

Alternativement, les lentilles convergentes peuvent être disjointes, et ne forment donc pas un unique élément. Cela peut être par exemple le cas d'éléments électroluminescents individuellement recouverts d'une lentille.

Sur la figure 5, le pitch 108 entre les DELs comprend la distance bord à bord d'une DEL 8 ainsi que la largeur d'une rue 104a, 104b - toutes les DELs et rues de la source ont une taille égale-, et chaque micro lentille a des dimensions (L'xl') qui sont égales au pitch de sorte que chaque microlentille recouvre la DEL dans son intégralité et tout ou partie des rues.

Le recouvrement des éléments électroluminescents par les optiques convergentes du système optique primaire permet d'assurer que la totalité de la lumière émise par les éléments électroluminescents est utilisée dans le faisceau lumineux généré, par exemple en sortie du système optique primaire. En pratique, on a mesuré une augmentation de 70% de l'intensité lumineuse du faisceau lumineux généré par le module lumineux selon l'invention à comparer avec un module lumineux de l'état de l'art : en effet, le module lumineux selon l'invention récupère toute la lumière émise par les éléments électroluminescents. Grâce à cette augmentation constatée, le module lumineux selon l'invention autorise une réduction de la taille des surfaces émissives des éléments électroluminescents tout en ayant une intensité lumineuse au moins égale à celle obtenue avec les modules lumineux connus de l'art antérieur.

La réduction de la taille des surfaces émissives peut être réalisée en augmentant la largeur des rues/lignes séparant les éléments électroluminescents. Alternativement, les dimensions des éléments électroluminescents peuvent être réduites. Dans tous les cas, une réduction des surfaces émissive (de lumière) de la source électroluminescente associée au système optique primaire offre une plus grande luminance ainsi qu'une augmentation du flux lumineux. Grâce à cette réduction de la taille des surfaces émissives, la source lumineuse consomme moins d'énergie, ce qui permet de réduire la quantité de chaleur à évacuer du module lumineux. Ainsi, les jonctions des matériaux semi-conducteurs des éléments électroluminescents travaillent à des températures plus basses, ce qui offre une plus grande efficacité, une plus grande durée de vie aux éléments électroluminescents. Il est en outre possible de les alimenter avec une densité de courant plus importante pour augmenter la luminance. De plus, la fabrication de la source lumineuse se trouve facilité, ce qui peut présenter un avantage économique.

Un plus grand espacement des éléments électroluminescent permet en outre de diminuer les phénomènes de diaphonie (« cross-talk » en anglais), le plus grand espacement entre les éléments étant compensé par le système optique primaire qui récupère toute la lumière même émise avec un angle d'émission important.

Le pitch de la source électroluminescente monolithique peut être inférieur ou égal à 1 mm, et est de préférence compris entre 500 et 20 micromètres (μιη), bornes incluses. Les dimensions (Lxl) d'un élément électroluminescent sont de préférence comprises entre 10 et 500 micromètres (μιη), bornes incluses. L'élément électroluminescent peut être carré (L=l) ou encore rectangulaire. Ces dimensions sont particulièrement adaptées pour une matrice de microlentilles, par exemple les microlentilles ont des dimensions (L'xl') compris entre 10 et 4000 micromètres (μιη), bornes incluses.

La figure 6 montre un exemple d'un module optique 1 de projection de faisceau lumineux, notamment pour véhicule automobile. Le module 1 comprend d'amont en aval dans le sens de propagation des rayons lumineux selon l'axe optique 15, une source électroluminescente monolithique 2 comprenant des éléments électroluminescents 8 aptes à émettre des rayons lumineux, un système optique primaire 4 qui transmet les rayons lumineux, et des moyens de projection configurés pour projeter un faisceau lumineux à partir des rayons lumineux incidents transmis par le système optique primaire optique 4.

Sur les figures les moyens de projection prennent la forme d'une lentille de projection 3 unique. Les moyens de projection pourraient néanmoins être formés de l'association de plusieurs lentilles, de plusieurs réflecteurs, ou encore d'une combinaison d'une ou plusieurs lentilles et/ou d'un ou plusieurs réflecteurs.

Les éléments électroluminescents 8 sont par exemple des diodes électroluminescentes (DELs) formant un réseau sur la matrice 2 d'éléments électroluminescents, comme représenté sur les figures 1 et 2.

Le système optique primaire 4 a pour fonction de transmettre des rayons lumineux des éléments électroluminescents de sorte que, combiné aux moyens de projection, ici sous la forme d'une lentille de projection 3, le faisceau projeté en dehors du module, par exemple sur la route, soit homogène. A cette fin, le système optique primaire 4 est muni d'une pluralité d'optiques convergentes, qui sont de préférence des microlentilles 5 convergentes. Ici, les dioptres d'entrée 5 présentent une surface convexe, c'est-à-dire qu'ils sont bombés vers l'extérieur, en direction des sources 8. La surface pourrait toutefois être plane, plan-convexe ou concave- convexe. Un dioptre d'entrée 5 est avantageusement disposé en aval de chaque source de lumière 8, c'est-à-dire de chaque élément électroluminescent. Les dioptres d'entrée 5 forment de préférence des images virtuelles 6 des éléments électroluminescents 8. Les images virtuelles 6 sont formées en amont des éléments électroluminescents 8, et servent ainsi de nouvelles sources de lumière pour la lentille de projection 3. Les images virtuelles 6 obtenues sont agrandies et de préférence sensiblement adjacentes. Autrement dit, elles ne sont pas séparées par un espace significatif. En outre, les images virtuelles mitoyennes peuvent présenter un léger recouvrement entre elles, qui se traduira par un chevauchement de leurs projections respectives par les moyens de projection mesuré sur un écran placé à 25 m du dispositif qui sera de préférence inférieur à 1°. De fait, on cherchera dans la conception du système optique primaire à ce que les images virtuelles soient juxtaposées d'un point de vue paraxial, avec une marge de tolérancement pour assurer la robustesse vis-vis de la précision de positionnement des sources lumineuses et vis-à-vis des défauts de réalisation des surfaces des micro-dioptres : les bords de chaque image virtuelle seront flous, de sorte à obtenir ce léger recouvrement qui assurera une bonne homogénéité du faisceau lumineux généré. Le système optique primaire 4 permet donc de former des images virtuelles 6 des sources primaires 8 de lumière afin d'obtenir une distribution homogène du faisceau, c'est-à-dire que les composantes du faisceau lumineux sont correctement ajustées les unes par rapport aux autres, sans bandes sombres et/ou brillantes (en surintensité) entre elles qui nuiraient au confort de conduite. Ainsi, les rues ou lignes présentes sur la source monolithique ne sont pas visibles dans le faisceau lumineux généré en sortie du système primaire 4 et de la lentille de projection 3, et même si les rues/lignes ont des dimensions accrues dans un effort de diminution des surfaces émissives de la source. En outre, la pixellisation de la source 2 est préservée, c'est à dire que le faisceau lumineux généré est constitué d'autant de pixels de lumière qu'il y a d'éléments électroluminescents sur la source. Si la source est une source monolithique hautement pixélisée, alors le faisceau lumineux conserve cette haute pixellisation. En conséquence de quoi, le faisceau lumineux généré peut être utilisé dans des fonctions d'aide à la conduite qui requièrent un éclairage adaptatif, par exemple une fonction d'anti-éblouissement. De plus, les images virtuelles 6 sont plus éloignées de la lentille de projection 3 par rapport à la matrice réelle des sources lumineuses, ce qui permet de garder un module optique compact.

Le système optique primaire 4 peut être avantageusement configuré pour former des images virtuelles 6 sur une surface courbe, les dimensions des images virtuelles 6 étant plus grandes que les dimensions des sources primaires 8 de lumière. Ce cas est illustré sur la figure 7. La surface courbe permet de compenser la courbure du champ du système de projection 3.

Alternativement, le système optique primaire 4 peut être configuré pour former des images virtuelles 6 sur un plan, les dimensions des images virtuelles 6 étant plus grandes que les dimensions des sources primaires 8 de lumière. Ce cas est illustré sur la figure 6.

Comme le montrent les figures 6 et 7, l'agrandissement de la taille des images virtuelles 6 permet une juxtaposition des images virtuelles 6 de sorte à être adjacentes les unes aux autres pour former une distribution de lumière homogène continue. A cette fin, la courbure convexe et le matériau composant la matrice d'optiques convergentes sont adaptés aux dimensions de la source 2 d'éléments électroluminescents 8, ainsi que le positionnement du système optique primaire optique 4 par rapport à la source 2, de sorte que les images virtuelles 6 soient correctement juxtaposées pour former une distribution de lumière homogène continue. En fonction de la taille 106 des éléments électroluminescents 8, de la taille du pitch 108 et/ou de la taille des rues 104a, 104b, et en fonction du grandissement recherché, la distance entre la source électroluminescente monolithique et le système optique primaire 4 sera comprise, par exemple, de 0 mm à deux fois le pitch des éléments électroluminescents, bornes incluses. Ces distances permettent de collecter suffisamment de lumière.

Le système optique primaire 4 muni des dioptres d'entrée 5 comprend en outre un dioptre de sortie 9 unique pour toutes les dioptres d'entrée 5. Le dioptre de sortie 9 apporte une correction optique du faisceau transmis à la lentille de projection 3. La correction sert notamment à améliorer l'efficacité optique du dispositif et à corriger les aberrations optiques du système optique de projection 3. A cette fin, le dioptre de sortie 9 a une forme de dôme sensiblement sphérique. Cette forme dévie peu la direction des rayons lumineux du faisceau provenant d'un élément électroluminescent disposée sur l'axe optique 15, et qui traversent le dioptre de sortie 9. Le dioptre de sortie peut avoir une forme allongée, de type cylindrique, avec une définition bifocale. En vue frontale, le dioptre de sortie 9 est plus large que haut. Selon un exemple préféré de réalisation de cette variante, le dioptre de sortie 9 présente en section horizontale - donc dans le sens de sa largeur - un grand rayon de courbure.

Dans l'exemple de la figure 6, le système optique primaire 4 est fait d'une seule matière, c'est-à-dire venu de matière. Autrement dit, les dioptres d'entrée 5 et le dioptre de sortie 9 forment les faces d'entrée et de sortie d'un même élément, le système optique primaire 4, qui s'apparente à une lentille complexe.

L'exemple de la figure 7 reprend les mêmes éléments que celui de la figure 6, excepté que le système optique primaire 4 comprend un micro-dioptre de sortie 9 pour chaque micro-dioptre d'entrée 5. Le système optique primaire 4 forme alors un ensemble de microlentilles bi convexes, chaque microlentille étant disposée devant une source primaire de lumière. Le système optique primaire 4 est une matrice de microlentilles, par exemple celle représentée sur la figure 4. La microlentille ne permet cependant pas de corriger le faisceau global transmis, comme un système optique primaire 4 muni d'un dioptre de sortie 9 unique. Cependant, la correction du faisceau global peut être réalisée par les moyens de projection 3. Les microlentilles sont cependant adaptées aux sources électroluminescentes à haute densité de pixels pour lesquelles les éléments électroluminescents sont de taille submillimétriques. Elles ont l'avantage d'apporter une meilleure homogénéité des images virtuelles et moins de déformation des images. Les microlentilles ont un angle de collection de la lumière émise qui doit être maximal afin qu'elles récupèrent toute la lumière même émise avec un angle d'émission important. L'angle de collection peut de préférence être compris entre 30° et 70°, bornes incluses.

La figure 3 montre schématiquement un exemple d'un module lumineux pour véhicule automobile. Le module lumineux 1 comprend une source électroluminescente monolithique 2 à haute densité sur laquelle une couche luminophore est déposée, un PCB 14 qui supporte la source 12 et un dispositif 19 qui commande les éléments électroluminescents de la source monolithique lumineuse 2. Tout autre support qu'un PCB peut être envisagé. Le module lumineux comprend en outre une matrice de microlentilles 4. Le module lumineux peut en outre comprendre au moins un dissipateur thermique 18 qui est peut être agencé directement ou indirectement sur la source 12. Dans cet exemple, le dissipateur thermique 18 est agencé indirectement sur la source puisque le PCB 14 et une interface thermique 16 sont situés entre le dissipateur thermique 18 et la source 12. Le dissipateur thermique permet le transfert de la chaleur de la source électroluminescente que cette dernière transmet au PCB lors de l'utilisation d'un module lumineux. Le dissipateur thermique permet une dissipation de chaleur via une coopération avec le support 14 de la source électroluminescente monolithique, c'est-à-dire que le dissipateur thermique reçoit la chaleur produite par la source électroluminescente. Le dissipateur thermique 18 est ainsi en communication de chaleur avec le PCB 14 qui est lui-même en communication de chaleur la source 12. La transmission peut être assurée par le fait que le dissipateur thermique est dans un exemple agencé directement contre le PCB 14. Cela signifie que le dissipateur thermique est en contact physique (i. e. de matériau) avec le PCB. Le dissipateur thermique 18 peut toutefois être alternativement agencé sur le PCB via un élément intermédiaire qui améliore le transfert thermique. Cet élément intermédiaire est aussi appelé interface thermique 16. L'élément intermédiaire 16 peut comprendre par exemple de la pâte thermique ou un matériau à changement de phase. L'élément intermédiaire peut comprendre du cuivre, par exemple l'interface thermique 16 est une plaque de cuivre. Ainsi, le module lumineux dissipe efficacement la chaleur. La dissipation de la chaleur est d'autant plus efficace que le module selon l'invention peut avoir des éléments électroluminescents de taille réduite, comme discuté précédemment.

L'invention se rapporte également à un module optique comprenant un tel dispositif de projection et des moyens de projection, tels une lentille de projection ou un réflecteur, disposés en aval du système optique primaire dans le sens de projection du faisceau lumineux, les moyens de projection étant aptes à projeter un faisceau lumineux à partir des images virtuelles servant de sources de lumière aux moyens de projection qui sont focalisés sur lesdites images virtuelles.

Cette dernière caractéristique de l'invention est particulièrement intéressante et avantageuse. En effet, la focalisation des moyens de projection sur les images virtuelles, notamment sur le plan qui contient lesdites images virtuelles, rend le module optique de projection peu sensible aux défauts de réalisation du système optique primaire : si les moyens de projection sont focalisés sur la surface des dioptres, c'est cette surface qui est imagée et donc tous ses défauts de réalisation qui sont rendus visibles, ce qui peut générer des défauts d'homogénéité ou de chromatisme dans le faisceau lumineux projeté. De plus, cela permet d'utiliser une matrice d'éléments électroluminescents avec des rues/lignes de dimension importante en association avec l'optique primaire, chaque élément électroluminescent étant individuellement imagée et le faisceau généré ne faisant pas apparaître des intervalles entre les différents faisceaux lumineux composant le faisceau de la source.

L'invention se rapporte encore à un projecteur de véhicule automobile muni d'un tel module optique.