VEHICULE AUTOMOBILE

L'invention a trait au domaine de l'éclairage et/ou de la signalisation, notamment pour véhicules automobiles.

Un véhicule automobile est équipé de projecteurs, ou phares, destinés à illuminer la route devant le véhicule, la nuit ou en cas de luminosité réduite. Ces projecteurs peuvent généralement être utilisés selon différents modes d'éclairage parmi lesquels on peut distinguer un premier mode « feux de route » et un deuxième mode « feux de croisement ». Le mode « feux de route » permet d'éclairer fortement la route loin devant le véhicule. Le mode « feux de croisement » procure un éclairage plus limité de la route, mais offrant néanmoins une bonne visibilité, sans éblouir les autres usagers de la route. Ces deux modes d'éclairage sont complémentaires, et l'on passe de l'un à l'autre en fonction des conditions de circulation. Chaque fonction d'éclairage peut être assurée par un module, et les différents modules sont disposés côte à côte dans le projecteur, ou bien, pour des questions de confort visuel pour le conducteur, de coût de revient et d'esthétique, les constructeurs peuvent proposer des projecteurs dans lesquels un module est apte à réaliser alternativement l'une ou l'autre des fonctions, afin que le faisceau lumineux correspondant sorte par la même face de sortie optique. On comprend que cette problématique s'applique quelle que soit la combinaison de fonctions d'éclairage que l'on souhaite mettre en place. Dans tous les cas, il est notable que les faisceaux à projeter devant le véhicule doivent présenter des contours spécifiques précis. Par exemple, le faisceau correspondant au mode « feu de croisement » doit présenter une coupure, afin de ne pas éblouir les conducteurs de véhicules présents sur la scène de route à éclairer, avec avantageusement une marche permettant de mieux éclairer l'extérieur de la route. A titre d'exemple complémentaire, il est intéressant que les faisceaux projetés correspondant aussi bien au mode « feu de croisement » que « feu de route » présentent une intensité lumineuse décroissant progressivement vers l'extérieur du faisceau, afin de concentrer l'énergie lumineuse sur le centre de la route. Par ailleurs, dans les dispositifs lumineux de véhicules automobiles, les sources de lumière sont de plus en plus fréquemment constituées par des diodes électroluminescentes, notamment pour des avantages d'encombrement et d'autonomie par rapport à des sources de lumière classiques. L'utilisation de diodes électroluminescentes dans les modules lumineux a permis en outre aux acteurs du marché (fabricant d'automobiles et concepteur de dispositifs lumineux) d'apporter une touche créative à la conception de ces dispositifs, notamment par l'utilisation d'un nombre toujours plus grand de ces diodes électroluminescentes pour réaliser des effets optiques. Un des inconvénients à l'utilisation de ces diodes est qu'elles représentent des émetteurs de type lambertien, c'est-à-dire avec une intensité lumineuse constante indépendante de la direction d'émission, et qu'elles présentent une forme figée, habituellement rectangulaire qui définit la surface d'éclairage qu'elles produisent, alors que les faisceaux lumineux demandés par la réglementation ne sont habituellement pas uniformes et présentent des zones d'intensité variable.

Une solution pour l'obtention de tels faisceaux à variations d'intensité consiste en l'utilisation de plusieurs diodes électroluminescentes mises en proximité et dont on fait varier le courant d'alimentation, par exemple par modulation de largeur d'impulsion, connu notamment sous l'acronyme anglais PWM, ceci afin de reproduire au mieux dans le faisceau le profil d'intensité, par exemple en forme de cloche, demandé par le besoin optique. Cette solution présente plusieurs inconvénients, parmi lesquels notamment la complexité du pilotage de l'alimentation ou la température de fonctionnement de la diode électroluminescente pilotée de la sorte.

L'invention vise à proposer un dispositif d'éclairage et/ou de signalisation qui permette l'utilisation d'une optique de projection simple, d'une alimentation de courant simple, tout en permettant de proposer un faisceau répondant aux exigences de la réglementation.

Dans ce contexte, l'invention a pour objet un dispositif d'éclairage et/ou de signalisation pour véhicule automobile, dans lequel on prévoit une source de lumière à semi-conducteur comprenant une pluralité de bâtonnets électroluminescents de dimensions submillimétriques et une optique adaptée pour imager la source de lumière à l'extérieur du véhicule.

Par optique adaptée pour imager la source, on entend une optique de projection qui envoie à l'infini une image de la source de lumière, et qui peut prendre également la forme d'une optique de mise en forme qui consiste en des moyens permettant de changer la direction d'au moins une partie des rayons lumineux. Selon l'invention, la source de lumière comporte au moins deux zones comprenant des bâtonnets électroluminescents et activables sélectivement, le dispositif étant configuré pour alimenter les deux zones par un même courant électrique. Les deux zones sont configurées de telle sorte qu'elles ont une luminance différente l'une de l'autre lorsqu'elles sont alimentées par le même courant électrique, l'optique étant commune aux deux zones.

La luminance est différente d'une zone à l'autre, étant entendu que par luminance de la zone, on parle de la luminance moyenne sur un nombre significatif de bâtonnets, et par exemple au moins cinq bâtonnets, de la zone correspondante.

Selon l'invention, on applique au domaine automobile une technologie consistant à réaliser la zone émettrice de lumière par une forêt de bâtonnets électroluminescents de dimensions submillimétriques que l'on fait croître sur un substrat, pour réaliser une topologie en trois dimensions. On comprend que cette topologie en trois dimensions présente l'avantage de multiplier la surface d'émission lumineuse par rapport aux diodes électroluminescentes connues jusque-là dans le domaine de l'automobile, à savoir des diodes sensiblement planes.

Par ailleurs, la mise en place d'une pluralité de zones distinctes à la luminance variant d'une zone à l'autre permet en collaboration avec l'optique telle que précisée précédemment la réalisation d'une imagerie directe, qui consiste en la projection à l'infini d'une image fidèle de la source de lumière. On comprendra par imagerie directe que l'on projette à l'infini une image non déformée de la source, et que l'on pourrait, sans sortir du contexte de l'invention, imager la source à l'extérieur du véhicule directement ou indirectement par réflexion non déformante, et ce aussi bien sur la scène de route devant le véhicule, ou en hauteur pour les panneaux de signalisation par exemple. L'utilisation d'une source à bâtonnets électroluminescents permet ici de facilement, en jouant notamment sur la densité et/ou sur la hauteur qui augmente ou diminue la surface d'émission lumineuse, de proposer une source à imager qui peut présenter des nombreuses variations de luminance locale, sans que soit pour cela nécessaire des moyens d'alimentation complexes.

En d'autres termes, on prévoit selon l'invention que les bâtonnets électroluminescents présents dans la source de lumière sont regroupés en au moins deux zones activables sélectivement, lesdits bâtonnets étant agencés sur la source de lumière de manière à générer, pour un courant d'alimentation donné, d'une part une luminance homogène dans chacune desdites zones, et d'autre part une luminance différente d'une zone à l'autre.

Selon l'invention, on pourra en outre prévoir que la source de lumière comprend une troisième zone activable sélectivement configurée pour avoir une luminance différente lorsque la troisième zone est alimentée par le même courant électrique que les première et deuxième zones.

On pourra prévoir également de configurer les bâtonnets de sorte que la source de lumière comprenne une pluralité de groupes de zones de bâtonnets, chaque groupe de zones étant alimenté avec un même courant électrique et comprenant au moins deux zones de bâtonnets de luminance différentes lorsqu'elles sont alimentées par ce même courant électrique, le dispositif étant configuré pour alimenter les groupes de zones avec des courants électriques différents. Le nombre de groupes de zones est au plus égal au tiers du nombre de zones. A titre d'exemple, le nombre de groupes de zones sera sensiblement égal au cinquième du nombre de zones, par exemple 2 groupes de zones pour 10 zones identifiées de bâtonnets, et on pourra prévoir que le nombre de groupes de zones soit sensiblement égal au dixième du nombre de zones. Ceci permet de limiter le nombre de courants différents à prévoir pour la réalisation d'une image à projeter aux nombreuses variations d'intensité lumineuse.

On pourra notamment prévoir que chaque zone comporte au moins cinq bâtonnets électrolumine scents .

Les bâtonnets électroluminescents peuvent s'étendre à partir d'un même substrat, et ils peuvent notamment être formés directement sur ce substrat. On peut prévoir que le substrat soit à base de Silicium ou de carbure de silicium. On comprend que le substrat est à base de silicium dès lors qu'il comporte majoritairement du silicium, par exemple au moins 50% et dans la pratique environ 99%.

Selon des caractéristiques propres à la constitution des bâtonnets électroluminescents et à la disposition de ces bâtonnets électroluminescents sur le substrat, on pourra prévoir que, chaque caractéristique pouvant être prise seule ou en combinaison avec les autres : - chaque bâtonnet présente une forme générale cylindrique, notamment de section polygonale ; on pourra prévoir que chaque bâtonnet est la même forme générale, et notamment une forme hexagonale ;

- les bâtonnets sont chacun délimités par une face terminale et par une paroi circonférentielle qui s'étend le long d'un axe longitudinal du bâtonnet définissant sa hauteur, la lumière étant émise au moins à partir de la paroi circonférentielle ; cette lumière pourrait également être émise par la face terminale ;

- chaque bâtonnet peut présenter une face terminale qui est sensiblement perpendiculaire à la paroi circonférentielle, et dans différentes variantes, on peut prévoir que cette face terminale est sensiblement plane ou bombée, ou pointue, en son centre ;

- les bâtonnets sont agencés en matrice, que cette matrice soit régulière, avec un espacement constant entre deux bâtonnets successifs d'un alignement donné, ou que les bâtonnets soient disposés en quinconce ;

- la hauteur d'un bâtonnet est comprise entre 1 et 10 micromètres ; - la plus grande dimension de la face terminale est inférieure à 2 micromètres ;

- la distance qui sépare deux bâtonnets immédiatement adjacents est au minimum égale à 2 micromètres et au maximum égale à 100 micromètres ; il est par ailleurs notable que cette distance de séparation entre deux bâtonnets immédiatement adjacents peut être la même entre deux bâtonnets d'une même zone et entre deux bâtonnets de deux zones adjacentes. On assure ainsi une réalisation jointive des zones de la source de lumière, permettant la réalisation d'un faisceau lumineux homogène lorsque la source de lumière est allumée.

- la distance qui sépare deux bâtonnets immédiatement adjacents est préférentiellement comprise entre 2 micromètres et 10 micromètres. Le flux lumineux et la luminance d'une source lumineuse de la présente invention sont contraints par les réglementations en vigueur concernant l'éclairage et/ou la signalisation dans le domaine automobile et par la diaphonie entre bâtonnets. En outre les architectures électriques actuelles des véhicules automobiles limitent la puissance d'alimentation de la source lumineuse. Ainsi pour obtenir un faisceau d'éclairage et/ou de signalisation conforme à ces règlements avec une telle source lumineuse et dans la limite de ces architectures électriques, les paramètres de la source de lumière de l'invention comme la hauteur et le diamètre des bâtonnets ou en l'occurrence l'espacement des bâtonnets sur le substrat de la source lumineuse peuvent être variés. Il a ainsi été constaté que la distance qui sépare deux bâtonnets immédiatement adjacents doit avantageusement être comprise entre 2 micromètres et 100 micromètres, de préférence entre 2 micromètres et 10 micromètres.

D'autre part, cette fourchette permet de fabriquer facilement des optiques adaptée pour imager la source de lumière dont le pouvoir de résolution permettra de distinguer deux groupes distincts de bâtonnets et ne permettra pas de distinguer deux bâtonnets distincts. Selon d'autres caractéristiques, on pourra prévoir que la source de lumière à semiconducteur comprenant une pluralité de bâtonnets électroluminescents de dimensions submillimétriques comporte en outre une couche d'un matériau polymère dans laquelle les bâtonnets sont au moins partiellement noyés ; ce matériau polymère peut être à base de silicone, étant entendu que le matériau polymère est à base de silicone dès lors qu'il comporte majoritairement du silicone, par exemple au moins 50% et dans la pratique environ 99%. La couche de matériau polymère peut comprendre un luminophore ou une pluralité de luminophores excités par la lumière générée par au moins un de la pluralité de bâtonnets. On entend par luminophore, ou convertisseur de lumière, et par exemple un matériau phosphorescent, la présence d'au moins un matériau luminescent 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 une longueur d'onde différente de celle de la lumière d'excitation. Ce luminophore, ou cette pluralité de luminophores, peut être au moins partiellement noyé dans le polymère, ou bien disposé en surface du polymère, plus ou moins à distance de la face terminale des bâtonnets.

Les différentes zones de la source de lumière sont activables sélectivement pour pouvoir être allumées de manière distincte et l'on prévoit un système de contrôle de l'allumage distinct des bâtonnets électroluminescents formant ces zones de lumière, étant entendu qu'on entend principalement par cela que la pluralité de bâtonnets de lumière formant une première zone peuvent être allumées ou éteintes distinctivement de la pluralité de bâtonnets formant une autre zone, simultanément ou non. On pourra jouer sur la dimension de la surface éclairante de chacune des zones ou des groupes de zones de la source de lumière en modifiant le nombre de bâtonnets en saillie du substrat associés à l'une ou l'autre des zones, ou en modifiant le nombre de bâtonnets électriquement raccordés entre eux. Selon différentes caractéristiques de l'invention, on pourra prévoir que :

- la densité et/ou la hauteur des bâtonnets est sensiblement constante au sein d'une même zone ;

- les luminances distinctes de deux zones pour un même courant électrique sont obtenues par une densité de disposition et/ou une hauteur moyenne des bâtonnets différente(s) d'une zone à l'autre ;

Selon une caractéristique de l'invention, une première zone peut être aménagée sensiblement au centre de la source de lumière et au moins une deuxième zone peut être périphérique de la zone centrale ; et la luminance de la zone centrale est plus importante que la luminance de la zone périphérique. On pourra également prévoir que la deuxième zone périphérique est décomposée en plusieurs sous-zones de même taille que la première zone centrale, la luminance des différentes sous-zones de la deuxième zone périphérique allant en décroissant au fur et à mesure de l'éloignement de la zone centrale.

Selon différentes caractéristiques de l'invention, prises seules ou en combinaison, on pourra prévoir que :

- une paroi s'étend en saillie du substrat entre les bâtonnets pour séparer physiquement deux zones ou deux groupes de zones ;

- l'optique adaptée pour imager la source de lumière à l'extérieur du véhicule consiste en un ou plusieurs réflecteur(s) et/ou en un ou plusieurs lentille(s) ; on crée ainsi, avec de éléments simples, une image réelle de la source à distance (finie ou infinie) très grande devant les dimensions du dispositif (d'un rapport de l'ordre d'au moins 30, de préférence 100) du dispositif ; l'utilisation d'éléments optiques simples est ici rendu possible par la flexibilité offerte par les bâtonnets électroluminescents pour l'obtention d'une forme souhaitée de la zone émettrice et pour l'obtention d'une luminance déterminée de cette zone ; - les différentes zones de bâtonnets électroluminescents définissent une surface éclairante de la source de lumière dont le bord périphérique définit un contour du faisceau lumineux imagé à l'extérieur du véhicule par le dispositif lumineux ; - les différentes zones reçoivent un même courant d'alimentation, les différentes zones étant commandées sélectivement uniquement en allumage et extinction.

Un tel dispositif lumineux pourra notamment consister en un projecteur avant de véhicule automobile. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à l'aide de la description et des dessins parmi lesquels : la figure 1 est une vue en coupe d'un dispositif lumineux selon l'invention, dans lequel on a illustré une source de lumière à semi-conducteur comprenant des bâtonnets électroluminescents, lesdits bâtonnets n'étant pas représentés à l'échelle afin de les rendre visibles, ladite source étant orientée de sorte que les rayons émis par les bâtonnets soient directement dirigés vers une optique de mise en forme des rayons ; la figure 2 est une représentation schématique en perspective d'une source de lumière à semi-conducteur selon un mode de réalisation de l'invention, ladite source de lumière comportant deux zones distinctes de bâtonnets électroluminescents ; - la figure 3 est une représentation schématique en perspective d'une source de lumière à semi-conducteur, dans laquelle on a rendu visible en coupe des rangées de bâtonnets électroluminescents ; la figure 4 est une vue en coupe d'un mode de réalisation particulier de l'invention, dans lequel deux bâtonnets électroluminescents s'étendent en saillie d'un substrat, lesdits bâtonnets électroluminescents étant encapsulés dans une couche protectrice ; la figure 5 est un graphe représentatif de la luminance et du contraste de la lumière émise par une source à semi-conducteur du dispositif émetteur de lumière pour réaliser un feu d'éclairage de type route ; la figure 6 est une vue de dessus d'une partie des bâtonnets électroluminescents d'une source de lumière, servant de base à la définition de la luminance en un point ; la figure 7 est une représentation schématique d'un mode de réalisation de la source de lumière à semi-conducteur selon l'invention, les bâtonnets électroluminescents étant répartis en au moins trois zones distinctes ; et la figure 8 est une vue de dessus d'une grille de bâtonnets formant une source de lumière selon un mode de réalisation particulier de l'invention, lesdits bâtonnets étant regroupés en des zones formant des pixels de ladite grille.

Un dispositif d'éclairage et/ou de signalisation d'un véhicule automobile comporte une source de lumière 1, notamment logée dans un boîtier fermé par une glace et qui définit un volume interne de réception de cette source de lumière associée à une optique de projection 2 adaptée à imager à l'infini au moins une partie des rayons lumineux émis par la source de lumière. Sur la figure 1, la source de lumière 1 est centrée sur l'axe optique 40 de la lentille convergente formant l'optique de projection adaptée pour imager la source de lumière à l'extérieur du véhicule. La source de lumière 1 est orientée de sorte les rayons qu'elle émet soient directement dirigés vers la lentille. Pour des raisons d'encombrement du dispositif lumineux par exemple, on pourra prévoir que la source de lumière n'émet pas principalement dans la direction de l'axe optique de la lentille, mais sensiblement perpendiculairement à celui-ci, et que les rayons soient déviés par un moyen optique de type réflecteur paraboloïdal.

La source de lumière 1 comprend selon l'invention une pluralité de bâtonnets électroluminescents 8, de dimensions submillimétriques, disposés en une pluralité de zones, parmi lesquelles au moins une première zone 4 et une deuxième zone 6 (tel que visible sur la figure 2). La densité et/ou la hauteur des bâtonnets sont adaptées pour que la source de lumière ait au moins une première zone et une deuxième zone définies par une pluralité de bâtonnets et présentant des luminances distinctes d'une zone à l'autre lorsqu'elles sont alimentées par le même courant électrique. On va dans un premier temps décrire la structure d'une source de lumière 1 à semiconducteurs comportant des bâtonnets électroluminescents de dimensions submillimétriques, notamment en se référant aux figures 3 et 4.

La source de lumière 1 comprend une pluralité de bâtonnets électroluminescents 8 qui prennent naissance sur au moins un substrat 10. Chaque bâtonnet électroluminescent, ici formé par utilisation de nitrure de gallium (GaN), s'étend perpendiculairement, ou sensiblement perpendiculairement, en saillie du substrat, ici réalisé à base de silicium ou de carbure de silicium d'autres matériaux pouvant être utilisés sans sortir du contexte de l'invention. A titre d'exemple, les bâtonnets électroluminescents pourraient être réalisés à partir d'un composé à base de nitrure d'aluminium et de nitrure de gallium (AIN/GaN), ou à partir d'un composé à base d'aluminium, d'indium et de gallium. Le substrat 10 présente une face inférieure 12, sur laquelle est rapportée une première électrode 14, et une face supérieure 16, en saillie de laquelle s'étendent les bâtonnets électroluminescents 8 et sur laquelle est rapportée une deuxième électrode 18. Différentes couches de matériaux sont superposées sur la face supérieure 16, notamment après la croissance des bâtonnets électroluminescents depuis le substrat ici obtenue par une approche ascendante. Parmi ces différentes couches, on peut trouver au moins une couche de matériau conducteur électriquement, afin de permettre l'alimentation électrique des bâtonnets. Cette couche est gravée de manière à relier tel ou tel bâtonnet entre eux, l'allumage de ces bâtonnets électroluminescents pouvant alors être commandé simultanément par un module de commande ici non représenté. On pourra prévoir qu'au moins deux bâtonnets électroluminescents ou au moins deux groupes de bâtonnets électroluminescents sont agencés pour être allumés de manière distincte par l'intermédiaire d'un système de contrôle de l'allumage.

Les bâtonnets électroluminescents s'étirent depuis le substrat et, tel que cela est visible sur la figure 3, ils comportent chacun un noyau 19 en nitrure de gallium, autour duquel sont disposés des puits quantiques 20 formés par une superposition radiale de couches de matériaux différents, ici du nitrure de gallium et du nitrure de gallium-indium, et une coque 21 entourant les puits quantiques également réalisé en nitrure de gallium.

Chaque bâtonnet électroluminescent s'étend selon un axe longitudinal 22 définissant sa hauteur, la base de chaque bâtonnet étant disposée dans un plan 24 de la face supérieure 16 du substrat 10.

Les bâtonnets électroluminescents 8 d'une même source de lumière présentent avantageusement la même forme. Ils sont chacun délimités par une face terminale 26 et par une paroi circonférentielle 28 qui s'étend le long de l'axe longitudinal. Lorsque les bâtonnets électroluminescents sont dopés et font l'objet d'une polarisation, la lumière résultante en sortie de la source à semi-conducteurs est émise essentiellement à partir de la paroi circonférentielle 28, étant entendu que des rayons lumineux peuvent sortir également de la face terminale 26. Il en résulte que chaque bâtonnet électroluminescent agit comme une unique diode électroluminescente et que le rendement lumineux de cette source est amélioré d'une part par la densité des bâtonnets électroluminescents 8 présents et d'autre part par la taille de la surface éclairante définie par la paroi circonférentielle et qui s'étend donc sur tout le pourtour, et toute la hauteur, du bâtonnet. La paroi circonférentielle 28 d'un bâtonnet électroluminescent 8, correspondant à la coquille de nitrure de gallium, est recouverte par une couche d'oxyde conducteur transparent (OCT) 29 qui forme l'anode de chaque bâtonnet complémentaire à la cathode formée par le substrat. Cette paroi circonférentielle 28 s'étend le long de l'axe longitudinal 22 depuis le substrat 10 jusqu'à la face terminale 26, la distance de la face terminale 26 à la face supérieure 16 du substrat, depuis laquelle prennent naissance les bâtonnets électroluminescents 8, définissant la hauteur de chaque bâtonnet. A titre d'exemple, on prévoit que la hauteur d'un bâtonnet électroluminescent 8 est comprise entre 1 et 10 micromètres, tandis que l'on prévoit que la plus grande dimension transversale de la face terminale, perpendiculairement à l'axe longitudinal 22 du bâtonnet concerné, soit inférieure à 2 micromètres. On pourra également prévoir de définir la surface d'un bâtonnet, dans un plan de coupe perpendiculaire à cet axe longitudinal 22, dans une plage de valeurs déterminées, et notamment entre 1.96 et 4 micromètres carré.

On comprend que lors de la formation des bâtonnets électroluminescents 8, la hauteur peut être modifiée d'une zone de la source de lumière à l'autre, de manière à accroître la luminance de la zone correspondante lorsque la hauteur moyenne des bâtonnets la constituant est augmentée. Ainsi, un groupe de bâtonnets électroluminescents peut avoir une hauteur, ou des hauteurs, différentes d'un autre groupe de bâtonnets électroluminescents, ces deux groupes étant constitutifs de la même source de lumière à semi-conducteur comprenant des bâtonnets électroluminescents de dimensions submillimétriques.

La forme des bâtonnets électroluminescents 8 peut également varier d'un dispositif à l'autre, notamment sur la section des bâtonnets et sur la forme de la face terminale 26. Il a été illustré sur la figure 2 des bâtonnets électroluminescents de section circulaire, et sur la figure 3 des bâtonnets électroluminescents 8 présentant une forme de section polygonale, et plus particulièrement hexagonale. On comprend qu'il importe que de la lumière puisse être émise à travers la paroi circonférentielle, que celle-ci présente une forme polygonale ou circulaire. Par ailleurs, la face terminale 26 peut présenter une forme sensiblement plane et perpendiculaire à la paroi circonférentielle, de sorte qu'elle s'étend sensiblement parallèlement à la face supérieure 16 du substrat 10, tel que cela est illustré sur la figure 3, ou bien elle peut présenter une forme bombée ou en pointe en son centre, de manière à multiplier les directions d'émission de la lumière sortant de cette face terminale, tel que cela est illustré sur la figure 4.

Sur les figures 2 et 3, les bâtonnets électroluminescents 8 sont agencés en matrice à deux dimensions. Cet agencement pourrait être tel que les bâtonnets soient agencés en quinconce. L'invention couvre d'autres répartitions des bâtonnets électroluminescents, avec notamment des densités de bâtonnets qui peuvent être variables d'une zone de la source de lumière à l'autre, et qui peuvent être variables au sein des zones d'une même source de lumière. On a représenté sur la figure 2 la distance de séparation dl de deux bâtonnets électroluminescents immédiatement adjacents dans une première direction transversale et la distance de séparation d2 de deux bâtonnets électroluminescents immédiatement adjacents dans une deuxième direction transversale. Les distances de séparation dl et d2 sont mesurées entre deux axes longitudinaux 22 de bâtonnets adjacents. Le nombre de bâtonnets électroluminescents 8 s'étendant en saillie du substrat 10 peut varier d'une zone à l'autre, et donc la distance de séparation entre chaque bâtonnet peut varier, notamment pour augmenter localement l'intensité lumineuse de la source de lumière, mais on convient que l'une ou l'autre des distances de séparation dl, d2 doit être au minimum égale à 2 micromètres, afin que la lumière émise par la paroi circonférentielle 28 de chaque bâtonnet 8 puisse sortir de la matrice de bâtonnets électroluminescents. Par ailleurs, on prévoit que ces distances de séparation ne soient pas supérieures à 100 micromètres. On comprend, comme cela a pu être précisé précédemment pour la hauteur des bâtonnets, qu'il est possible, dans le respect des distances de séparation imposées entre deux bâtonnets adjacents, que l'on peut, lors de la formation des bâtonnets électroluminescents 8, modifier la densité des bâtonnets d'une zone de la source de lumière à l'autre, de manière à accroître la luminance de la zone comprenant la plus forte densité de bâtonnets. Ainsi, un groupe de bâtonnets électroluminescents peut présenter une densité différente d'un autre groupe de bâtonnets électroluminescents, ces deux groupes étant constitutifs de la même source de lumière à semi-conducteur comprenant des bâtonnets électroluminescents de dimensions submillimétriques.

La source de lumière 1 à semi-conducteur peut comporter en outre, tel qu'illustré sur la figure 4, une couche 30 d'un matériau polymère dans laquelle les bâtonnets électroluminescents 8 sont au moins partiellement noyées. La couche 30 peut ainsi s'étendre sur toute l'étendue du substrat ou seulement autour d'un groupe déterminé de bâtonnets électroluminescents 8. Le matériau polymère, qui peut notamment être à base de silicone, crée une couche protectrice qui permet de protéger les bâtonnets électroluminescents 8 sans gêner la diffusion des rayons lumineux. En outre, il est possible d'intégrer dans cette couche 30 de matériau polymère des moyens de conversion de longueur d'onde, et par exemple des luminophores, aptes à absorber au moins une partie des rayons émis par l'un des bâtonnets et à convertir au moins une partie de ladite lumière d'excitation absorbée en une lumière d'émission ayant une longueur d'onde différente de celle de la lumière d'excitation. On pourra prévoir indifféremment que les moyens de conversion de longueur d'onde sont noyés dans la masse du matériau polymère, ou bien qu'ils sont disposés en surface de la couche de ce matériau polymère.

La source de lumière peut comporter en outre un revêtement 32 de matériau réfléchissant la lumière qui est disposé entre les bâtonnets électroluminescents 8 pour dévier les rayons, initialement orientés vers le substrat, vers la face terminale 26 des bâtonnets électroluminescents 8. En d'autres termes, la face supérieure 16 du substrat 10 peut comporter un moyen réfléchissant qui renvoie les rayons lumineux, initialement orientés vers la face supérieure 16, vers la face de sortie de la source de lumière. On récupère ainsi des rayons qui autrement seraient perdus. Ce revêtement 32 est disposé entre les bâtonnets électroluminescents 8 sur la couche d'oxyde conducteur transparent 29. Selon l'invention, la source de lumière 1 présente des bâtonnets électroluminescents agencés et configurés pour former des zones de luminance distinctes d'une zone à l'autre lorsque ces zones sont alimentées électriquement par un même courant.

Sur la figure 2, la source de lumière présente globalement une forme rectangulaire, mais on comprendra qu'il peut présenter sans sortir du contexte de l'invention d'autres formes générales, et notamment une forme de parallélogramme. Et que selon l'invention, les bâtonnets électroluminescents peuvent s'étendre en saillie du substrat selon une configuration déterminée, ou bien peuvent être raccordés ou non pour définir une surface d'éclairage non forcément rectangulaire.

Dans un premier exemple illustré sur les figures 2 et 3, la source de lumière 1 présente une partie émettrice 33 divisée en deux zones jointives, parmi lesquelles une première zone 34 et une deuxième zone 36, ces deux zones étant disposées en série le long de l'axe optique 40 défini par la source de lumière et l'optique de mise en forme. La première zone 34 est disposée plus en avant que la deuxième zone 36 par rapport à l'axe optique 40 et la direction principale d'émission des rayons, c'est-à-dire qu'elle se situe sur l'axe optique, par rapport à la deuxième zone, plus proche de la sortie du dispositif lumineux. La séparation 37 entre les deux zones 34, 36 suit ici la forme d'une portion de droite. Tel que cela sera décrit plus en détails ci-après, cette séparation 37 peut être obtenue par la réalisation physique d'un muret s'étendant en saillie du substrat, mais elle peut être uniquement réalisée par le raccordement électrique déterminé de tel ou tel bâtonnet 8 entre eux. Dans chacune de ces zones 34,36 sont disposés une pluralité de bâtonnets électroluminescents de dimensions submillimétriques, les bâtonnets associés respectivement à chacune de ces deux zones étant connectés électriquement pour que les zones soient activables sélectivement, de part et d'autre de la séparation 37. Selon l'invention, on prévoit qu'au moins ces deux zones soient connectés électriquement pour être alimentées par un même courant électrique d'alimentation, sans que soit prévu sur ce circuit d'alimentation des moyens de modulation de largeur d'impulsion. Les zones sont alimentées à un courant électrique déterminé, constant pour chacune des zones, et celles-ci ne sont activables sélectivement qu'en allumage et/ou extinction. Il convient de noter que le fait que seule l'information d'allumage et d'extinction circule dans les canaux du véhicule, sans l'information d'intensité de courant à moduler, permet d'améliorer la vitesse de transmission des informations et la réactivité du dispositif lumineux aux différentes situations de conduite.

On a représenté sur la figure 2 la distance de séparation d3, dans la première direction transversale, entre un bâtonnet de la première zone 34 et un bâtonnet directement adjacent et de la deuxième zone 36. On convient que cette distance de séparation d3, mesurée entre deux axes longitudinaux de bâtonnets électroluminescents, doit être au minimum égale à 2 micromètres, afin que la lumière émise par la paroi circonférentielle 28 de chaque bâtonnet 8 puisse sortir de la matrice de bâtonnets électroluminescents, et on cherche à avoir une distance de séparation d3 entre deux bâtonnets de deux sources différentes qui est sensiblement égale à la distance de séparation dl ou d2 de deux bâtonnets d'une même zone de la source de lumière. II est notable que les deux zones de la source de lumière à semi-conducteur présentent des luminances distinctes alors qu'elles sont alimentées par le même courant électrique, et cela peut notamment être intéressant dans le cadre d'une application à un dispositif « bi-fonction », c'est-à-dire capable d'effectuer deux fonctions d'éclairage distinctes. Dans la description qui suit, on s'attarde plus particulièrement sur une application dans laquelle le dispositif peut effectuer une première fonction d'éclairage de type code et une deuxième fonction d'éclairage de type route. Plusieurs distinctions peuvent être faites entre les deux zones de la surface émettrice, respectivement associées à l'une ou l'autre des fonctions d'éclairage, étant entendu que dans cette application, on souhaite que l'activation de la première zone de bâtonnets 34 permette la réalisation de la première fonction d'éclairage, c'est-à-dire l'émission d'un faisceau code, qui nécessite donc une luminance modérée mais un fort flux, tandis que l'activation de la deuxième zone de bâtonnets 36 permet la réalisation de la deuxième fonction d'éclairage, c'est à dire l'émission d'un faisceau route, qui nécessite donc une forte luminance, mais avec un flux modéré. On pourra prévoir, sans sortir du contexte de l'invention, que la deuxième fonction d'éclairage est réalisée uniquement par l'activation de la deuxième zone 36, tandis que la première zone de bâtonnets 34 est éteinte, ou bien que cette deuxième fonction d'éclairage est réalisée par l'activation simultanée des première et deuxième zones de bâtonnets, l'activation des bâtonnets de la deuxième zone générant un faisceau complémentaire au faisceau formé par l'activation des bâtonnets de la première zone pour réaliser par combinaison le faisceau de type route.

On a représenté sur le graphe de la figure 5, en traits pointillés, la courbe de distribution 50 de luminance L à respecter sur la source, en fonction de la position par rapport au centre de la source, pour l'obtention d'un faisceau de type route respectant la réglementation. On peut voir que l'intensité lumineuse doit être forte au centre de la source et diminuer progressivement vers l'extérieur de la source. Comme cela est illustré, on réalise une approximation de cette courbe de distribution de luminance par différents échelons 52 qui déterminent pour une zone donnée de la source une valeur de luminance constante. Une zone de la source de lumière telle qu'elle vient d'être présentée, c'est-à-dire comprenant une pluralité de bâtonnets et tel qu'elle présente une luminance distincte d'une autre zone de bâtonnets, se voit attribuer une valeur de luminance cible correspondant à un des échelons. L'aire contenue sous la courbe crénelée représente la puissance installée de l'ensemble de la source, et on comprend que cette puissance installée est optimisée pour répondre au plus juste aux besoins pour l'obtention de la luminance réglementaire.

Chaque zone se voit ainsi attribuer une luminance donnée. On comprend que la luminance d'une zone de bâtonnets correspond à la luminance moyenne de chacun des bâtonnets formant cette zone. On pourra définir la luminance en un point, c'est-à-dire en un bâtonnet, comme la luminance moyenne d'un groupe de bâtonnets immédiatement adjacents à ce bâtonnet. On a illustré sur la figure 6 un cas où la luminance Ll d'un point centré sur le bâtonnet bl est déterminée par la luminance moyenne à l'intérieur du cercle Cl centré sur le bâtonnet Bl et regroupant dans cet exemple cinq bâtonnet. On comprend que la luminance Ln d'un point centré sur le bâtonnet Bn est déterminée par la luminance moyenne à l'intérieur du cercle Cn centré sur le bâtonnet Bn. On s'affranchit ainsi des variations de luminance des bâtonnets par rapport aux luminances théoriques souhaitées et l'on peut déterminer de la sorte de façon plus fiable si la luminance d'un bâtonnet à l'autre est différente.

La densité des bâtonnets électroluminescents de dimensions submillimétriques 8 dans chacune des zones est avantageusement uniforme. La multiplication de ces zones de bâtonnets électroluminescents permet de proposer une source de lumière dont la luminance peut fortement varier d'une extrémité à l'autre de la source, sans toutefois que les variations de luminance d'une zone à l'autre soient trop importantes. Là encore, il est notable selon l'invention qu'une majorité de ces zones, et avantageusement la totalité de ces zones, soient raccordées électriquement au même courant électrique et que ce soit la densité et/ou la hauteur moyenne des bâtonnets qui composent ces zones qui permettent de faire évoluer la luminance d'une zone à l'autre.

On comprend que l'on pourra choisir parmi l'une ou l'autre de ces options (densité ou hauteur des bâtonnets) pour prévoir une zone de la source lumière à la luminance plus forte que la luminance de l'autre zone de la source de lumière 4, ou bien que l'on pourra toutes les utiliser, étant entendu que d'autres moyens pour jouer sur la luminance pourraient être utilisés. Avantageusement, le substrat est commun à l'ensemble des bâtonnets composant les différentes zones de la source de lumière à semi-conducteur. On optimise ainsi le nombre de fils de raccordement électriques, et on facilite le rapprochement l'une de l'autre des zones de la source de lumière, le caractère jointif de cet agencement étant particulièrement intéressant pour l'obtention d'un flux homogène lorsque les deux zones de la source de lumière à semi-conducteur sont activées simultanément.

On va maintenant décrire différents modes de réalisation d'un dispositif lumineux comportant d'une part une source de lumière à semi-conducteur comprenant des bâtonnets électroluminescents et d'autre part une optique de projection apte à imager à l'infini au moins une partie des rayons lumineux émis par les différentes zones de bâtonnets de la source de lumière, en vue de générer au moins deux fonctions d'éclairage et/ou de signalisation.

Sur les figures 2 et 7, les zones émettrices n'ont pas la même taille et elles ne présentent pas le même nombre de bâtonnets électroluminescents de dimensions submillimétriques. Dans le cas illustré sur la figure 2, où la source de lumière présente deux zones de bâtonnets identifiables à la luminance distincte, la première zone 34 est plus petite que la deuxième zone 36, au moins dans la direction de l'axe optique 40 défini précédemment, dans un rapport allant sensiblement du simple au double. Les deux zones présentent une forme sensiblement rectangulaire, avec un grand côté et un petit côté, et les zones sont jointes au niveau d'un de leur petit côté, qui s'étend sensiblement perpendiculairement à l'axe optique, dans une disposition de la source dite axiale, le long de l'axe optique. A titre d'exemple, on pourra prévoir que la deuxième zone, c'est-à-dire la zone la plus grande des deux zones de la source de lumière, présente un grand côté ayant une première dimension sensiblement égale à 4 millimètres et un petit côté ayant une deuxième dimension sensiblement égale à 1 millimètre. On pourra prévoir en variante de réalisation que les zones sont jointes au niveau d'un de leur grand côté, dans une disposition dite transversale de la source de lumière.

Les différentes zones de la source de lumière sont activables sélectivement l'une de l'autre, uniquement en allumage et/ou extinction. On pourra notamment prévoir que l'une de ces zones, lorsqu'elle est activée, émet des rayons qui forment après projection par l'optique associée un faisceau complémentaire d'un faisceau initial projeté lorsque c'est une autre zone de la partie émettrice qui est activée, et on pourra ainsi réaliser un faisceau complémentaire d'intensité lumineuse différente de celle du faisceau initial. On entend par faisceau complémentaire un faisceau qui forme avec un autre faisceau un faisceau cohérent lorsque les zones sont pilotées pour réaliser simultanément l'émission du faisceau lumineux qui leur est propre. Ces faisceaux complémentaires se superposent pour former un faisceau lumineux réglementaire pour véhicule automobile.

Selon les différents modes de réalisation de l'invention, on prévoit que la source de lumière à semi-conducteur comporte au moins deux zones de luminance respectives différentes lorsque ces au moins deux zones sont activées et alimentées avec un même courant électrique. Selon les applications visées, ces zones peuvent ou non être séparées électroniquement, selon que la ou les fonction(s) d'éclairage visée(s) nécessite(nt) ou non un allumage différé des zones, et ces zones peuvent ou non être séparées optiquement, selon que le faisceau projeté doive ou non présenter un contraste optique.

Sur la figure 7, on a illustré un mode de réalisation particulier de l'invention selon lequel la source à semi-conducteurs comporte trois zones ZI, Zi et Z2 à luminance variable. Les zones sont concentriques et agencées de sorte qu'une première zone centrale ZI est entourée successivement d'au moins une zone intermédiaire Zi et d'une zone extérieure ZR3. Dans le cas illustré, les trois zones sont pilotées en allumage et extinction de façon simultanée, de sorte que l'addition de ces trois zones forme une zone émettrice globale à luminance variable, alors que l'ensemble de la source, et donc chacune de ces zones, est alimentée par un même courant électrique. La luminance varie d'une zone à l'autre tel que cela a été précisé précédemment, par des densités et/ou des hauteurs des bâtonnets différentes d'une zone à l'autre. On comprend que le nombre de zones, formant dans le cas précis des sous-zones d'une zone émettrice globale pilotable en allumage ou en en extinction, pourra être choisi en fonction du découpage par échelons d'approximation de la courbe de distribution de luminance à respecter. Ici, à titre arbitraire, le nombre de sous-zones est de trois.

Pour la description de ce cas, on a choisi un mode de réalisation dans lequel la luminance est différente d'une sous-zone à l'autre par des densités de bâtonnets différentes d'une sous-zone à l'autre. Ainsi, la densité de bâtonnets dans la sous-zone centrale ZI est plus importante que la densité de bâtonnets dans les autres sous-zones de la source, et la densité de bâtonnets dans la sous-zone intermédiaire Zi est plus importante que la densité de bâtonnets dans la sous-zone extérieure Z2. Il en résulte que la luminance de chaque sous-zone est différente de la luminance de la ou des sous-zone(s) immédiatement adjacente(s), lorsqu'elles sont alimentées par un même courant électrique. Notamment, la luminance de la zone, ou sous-zone, intermédiaire Zi a une valeur comprise entre la valeur de luminance de la première zone, ou sous-zone centrale, ZI, et la valeur de luminance de la deuxième zone, ou sous-zone extérieure, Z2. On peut prévoir de donner une impression de progressivité, de continuité, dans l'évolution de la luminance depuis la zone centrale ZI vers la zone extérieure Z2, tout en conservant une densité uniforme des bâtonnets (ou une hauteur uniforme dans le cas où la variation de luminance est obtenue par des hauteurs de bâtonnets différentes), en multipliant le nombre de sous-zones intermédiaires, en nombre supérieur au nombre de zones déterminé théoriquement par le nombre d'échelons d'approximation de la courbe de distribution de luminance à respecter. A titre d'exemple, on prévoit que les bâtonnets électroluminescents soient regroupés en au moins dix zones de luminance distinctes.

Le fait d'avoir une source à la luminance variable localement permet d'associer à cette source un élément de projection simple, comme une lentille convergente illustrée sur la figure 1. Dans le cas illustré, on peut ainsi réaliser au moins une partie du faisceau d'éclairage, ici de type Route, et l'on pourra prévoir que la ou les autres parties du faisceau soient réalisées par d'autres dispositifs lumineux, aussi bien des dispositifs comportant des sources à bâtonnes électroluminescents que des sources plus classique comme des diodes électroluminescentes par exemple.

L'invention permet ainsi l'application d'imagerie directe pour des sources pixellisées, c'est-à-dire avec un très grand nombre de zones à la luminance variable d'une zone à l'autre. Un tel mode de réalisation particulier de l'invention est notamment illustré sur la figure 8. La source de lumière est décomposée en une multitude de zones, ici cent soixante-huit réparties en 12 lignes et 14 colonnes. On référence la position de chaque zone dans la source par une référence relative à la ligne et la colonne correspondante, à savoir que la zone Zy correspond à la zone formant le pixel de la i-ème ligne et j-ème colonne. La source de lumière comporte au moins deux zones, par exemple Z _li2 et Z _2>2 , qui présentent une luminance différente lorsqu'elles sont alimentées par le même courant électrique. Des zones peuvent en outre, sur la totalité, présenter une même luminance, qu'elles soient disposées à côté l'une de l'autre, par exemple les zones Z _2, i et Z _3i3 , ou séparées par d'autres zones de luminance différente, par exemple les zones Z ₂ ,i et Z _2>3 séparées par la zone Z _2>2 . On définit la taille d'une zone par rapport aux bâtonnets électroluminescents, de sorte que chaque zone comporte au moins cinq bâtonnets électroluminescents.

On pourra prévoir également de regrouper les zones en une pluralité de groupes, chaque zone d'un groupe étant alimentée avec un même courant électrique. A titre d'exemple, on a illustré deux groupes Gl et G2 sur la figure 8, le premier groupe Gl comportant ici neuf zones tandis que le deuxième groupe G2 comporte six zones. On peut prévoir de la sorte d'alimenter les groupes de zones avec des courants électriques différents, étant entendu que conformément à l'invention, au moins deux zones d'un même groupe présentent des luminances différentes alors qu'elles sont alimentées par le même courant électrique. Le nombre de groupes de zones est au plus égal au tiers du nombre de zones. A titre d'exemple, le nombre de groupes de zones sera sensiblement égal au cinquième du nombre de zones, par exemple 2 groupes de zones pour 10 zones identifiées de bâtonnets, et on pourra prévoir que le nombre de groupes de zones soit sensiblement égal au dixième du nombre de zones. Dans l'exemple illustré, il conviendrait de prévoir au maximum seize groupes. Le regroupement des zones par groupe alimenté distinctement d'un autre groupe, et la luminance variable des zones au sein d'un même groupe avec un même courant électrique, permet la réalisation d'une image à projeter aux nombreuses variations d'intensité lumineuse, avec un nombre de courants différents limité et donc une simplification de l'architecture électronique associée. II peut être nécessaire dans les modes de réalisation représentés, notamment afin de respecter un contraste suffisant entre l'activation de telle ou telle fonction d'éclairage, de prévoir une séparation physique, non émettrice, d'au moins deux zones à luminances distinctes. Cette séparation pourra être formée par un muret opaque s' étendant en saillie du substrat entre les bâtonnets électroluminescents disposés à la bordure de chaque zone. Afin d'avoir un faisceau, par exemple Route, le plus homogène possible lorsque toutes les zones de la source de lumière sont activées, il est important que cette zone assombrie par le muret soit réduite au maximum, c'est-à-dire que les zones soient le plus jointives possibles et que le muret puisse présenter une hauteur inférieure à 0,1 millimètre, et de préférence inférieure à 0,05 millimètre.

La présente invention s'applique tout particulièrement à un projecteur avant de véhicule automobile. La description qui précède explique clairement comment l'invention permet d'atteindre les objectifs qu'elle s'est fixés et notamment de proposer un dispositif lumineux qui permette de réaliser à moindre coût, et sans perte de qualité photométrique, un éclairage au moins bi-f onction, c'est-à-dire un éclairage différent avec une unique optique de mise en forme. On comprend qu'il a été plus particulièrement décrit une application à un dispositif bi-fonction permettant de réaliser un éclairage de type code et un éclairage de type route, mais que le dispositif pourrait aisément être appliqué pour réaliser des fonctions différentes pouvant inclure notamment une fonction d'éclairage diurne. Il est particulièrement avantageux selon l'invention que l'on combine une source à semi- conducteur comprenant des bâtonnets électroluminescents et un élément optique de projection simple, c'est-à-dire à titre d'exemple une lentille convergente et/ou un miroir parabolique, dont les surfaces ne sont pas rendus complexes pour adapter et déformer l'image source. L'utilisation des bâtonnets électroluminescents et leur agencement en zones de luminances distinctes, obtenues avec une même alimentation électrique, offre une flexibilité sur la forme de la zone émettrice, non nécessairement rectangulaire, sur la luminance locale de l'émetteur, et ceci avec une connectique d'alimentation simple. Il convient notamment de prévoir des hauteurs et/ou une densité de répartition des bâtonnets spécifiques d'une zone à l'autre, chacune étant alimentée par le même courant électrique.

Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme du métier à la structure du dispositif lumineux qui vient d'être décrite à titre d'exemple non limitatif, dès lors qu'elle utilise au moins une source de lumière à semi-conducteur à bâtonnets électroluminescents comprenant des zones de bâtonnets distinctes identifiables, notamment pour jouer facilement sur des variations de la luminance d'une zone à l'autre. En tout état de cause, l'invention ne saurait se limiter au mode de réalisation spécifiquement décrit dans ce document, et s'étend en particulier à tous moyens équivalents et à toute combinaison techniquement opérante de ces moyens.