Titre : Bloc optique avec diffusion de photons non perpendiculaire à l’entrée de guide de lumière

La présente invention revendique la priorité de la demande française 2208611 déposée le 29.08.2022 dont le contenu (texte, dessins et revendications) est ici incorporé par référence

Domaine technique

La présente invention concerne les blocs optiques qui équipent des véhicules, par exemple de type automobile, pour assurer au moins une fonction photométrique de signalisation ou d’éclairage. L’invention concerne en particulier un bloc optique comprenant au moins un guide de lumière et une carte électronique porteuse d’au moins une source de photons.

Arrière-plan technologique

Certains blocs optiques (appelés aussi projecteurs ou phares) sont destinés à équiper des véhicules (par exemple de type automobile). Ces blocs optiques comprennent un boîtier délimitant une cavité dans laquelle sont arrangés certains éléments, dont une carte électronique porteuse d’au moins une source de photons et au moins un guide de lumière coopérant ensemble pour assurer au moins une fonction photométrique de signalisation et/ou d’éclairage. Le guide de lumière comprend une face d’entrée apte faire propager dans le guide lumière des photons émis par la source de photons. Un écran translucide peut en outre être couplé au boîtier pour fermer la cavité.

Certains blocs optiques comprennent plusieurs guides de lumière parallèles et plusieurs sources de photons peuvent être disposées pour éclairer chacun de ces guides de lumière.

A des fins économiques, il est commun que les différents guides de lumière d’un bloc optique forme un monobloc en plastique afin d’avoir une seule pièce à injecter et aussi de positionner l’ensemble des sources de photons sur une même carte électronique (PCB) c’est-à-dire sur un même plan.

La figure 1 illustre un exemple de composition de trois guides de lumière 100, 110, 120 et d’une carte électronique 130 portant des sources de photons (non représentées). Les guide de lumières 100, 110 et 120 présentent des dimensions et un rayon de courbure qui leur permettent d’être logés dans la cavité et qui sont adaptés pour acheminer les photons émis par les sources de photons jusqu’à une zone souhaitée référencée ici 140. La face d’entrée de chaque guide de lumière, par exemple la face d’entrée 101 du guide de lumière 100 (figure 2), est parallèle à la carte électronique 130, c’est-à-dire parallèle à un plan P porté par la carte électronique 130. Un ou des faisceaux de photons se propagent et se mélangent alors dans chaque guide de lumière 100, 110 et 120 en rebondissant sur les parois du guide de lumière (représentés par des traits en pointillés). Ces photons viennent ensuite frapper un prisme 102 qui renvoi les faisceaux de photons selon une direction souhaitée.

Une telle solution permet de propager un ou des faisceaux de photons d’une ou plusieurs sources de photons positionnées sur la carte électronique 130 jusqu’à la zone souhaitée 140.

Cependant, une telle solution est difficile à mettre en oeuvre à cause des contraintes de dimensions qui sont généralement limitées du bloc optique et donc du boîtier. En effet, selon l’emplacement de la carte électronique 130 dans la cavité et de la zone souhaitée 140, il peut arriver que les dimensions et la courbure des guides de lumière 100, 110 et 120 requièrent une profondeur Pr de boîtier relativement importante ce qui implique un bloc optique volumineux alors qu’il est très souvent recherché des blocs optiques compacts.

Par ailleurs, le positionnement de la carte électronique 130 est également contraint d’être à l’intérieur de la cavité. Habituellement positionnée sur le haut du bloc optique, la carte électronique est contrainte par le bord supérieur de la cavité. La figure 3 illustre un exemple de positionnement impossible de la carte électronique 130 dans un boîtier 1 car la carte électronique 130 sort du volume du boîtier 1 , c’est-à- dire qu’une dimension ici référencée Le excède une limite supérieure L du boîtier 1.

Une autre solution d’agencement de la carte électronique 130 et de guides de lumière 100, 110 et 120, est d’associer une carte électronique 130i, respectivement 1302 et 1303 à chaque guide de lumière 100, respectivement 110 et 120 mais l’encombrement reste tout de même important et un tel agencement requiert des blocs optiques relativement volumineux. De plus, un tel agencement augmente le prix de fabrication comparé à un agencement n’utilisant qu’une seule carte électronique. Par ailleurs, cet agencement requiert l’ajout de raccordements 400 entre des cartes électroniques 130i , 1302 et 1303 tel qu’illustré à la figure 4.

L’agencement le plus compacte et le plus économique à fabriquer est donc de positionner une seule carte électronique à la limite supérieure de la cavité et de disposer les guides de lumière en face des sources de photons portées par cette carte électronique.

La forme de la cavité impose, habituellement, que l’axe longitudinal d’une portion droite proximale située à une entrée du guide et délimitée à son extrémité par la face d’entrée des photons 610, dit axe longitudinal 610, des guides de lumière 100, 110 et 120 ne soient pas perpendiculaires à la carte électronique 130 et donc aux sources de photons.

Toutefois, il apparaît que cet agencement n’est pas approprié pour une propagation optimale des faisceaux de photons à travers ces guides de lumière.

En effet, lorsque les guides de lumière sont positionnés pour que leurs faces d’entrée soient parallèles à la carte électronique 130 et que la face d’entrée de chaque guide de lumière ne soit pas perpendiculaire à l’axe longitudinal 610 de ce guide de lumière (figure 5), les photons, émis par une voire plusieurs sources de photons entrent dans chaque guide de lumière, par exemple le guide de lumière 100, et se réfléchissent sur la face du guide de lumière faisant face aux sources de photons. Il en résulte une zone 600 peu éclairée dans le guide de lumière 100 qui sera mal perçue par un observateur extérieur car hétérogène. Lorsque les guides de lumière sont positionnés pour que leurs faces d’entrée ne soient pas parallèles à la carte électronique 130 mais que ces faces d’entrée soient perpendiculaires à l’axe longitudinal 610 du guide de lumière 100 tel que illustré à la figure 6, les photons émis par une première source de photons 710, entrent dans le guide de lumière 100 et se propagent correctement le long du guide de lumière 100 par réflexion sur ses faces. Par contre, lorsqu’une source de photons 720 est plus éloignée d’une des faces d’entrée du guide de lumière 100, seule une partie des photons émis par cette source de photons 720 entrent dans le guide de lumière 100. De plus, le problème de zone 600 peu éclairée est toujours présent dans cet agencement.

Les agencements des figures 5 et 6 entre guide de lumière et carte électronique ne sont pas satisfaisants et demandent à être améliorer pour supprimer, entre autres, les zones peu éclairées dans les guides de lumière.

Résumé de la présente invention

L’un des objets de la présente invention est de résoudre au moins l’un des problèmes ou déficiences de l’arrière-plan technologique décrit précédemment.

Un autre objet de la présente invention est de proposer un bloc optique compact assurant efficacement au moins une fonction photométrique de signalisation et/ou d’éclairage.

Selon un premier aspect, la présente invention concerne un bloc optique destiné à équiper un véhicule et comprenant un boîtier délimitant une cavité dans laquelle sont arrangés une carte électronique comprenant au moins une source de photons et au moins un guide de lumière ;

- chaque guide de lumière étant configuré pour qu’une face d’entrée de chaque guide de lumière soit éclairée par au moins une source de photons ;

- un axe longitudinal d’une portion droite proximale située à une entrée du guide et délimitée à son extrémité par la face d’entrée des photons, dit axe longitudinal, de chaque guide de lumière étant non perpendiculaire à un plan porté par la carte électronique ; - la face d’entrée de chaque guide de lumière présentant une première, une deuxième et une troisième facettes ;

- la première et la deuxième facettes de chaque guide de lumière étant perpendiculaires à l’axe longitudinal d’un guide de lumière et décalées l’une par rapport à l’autre le long dudit axe longitudinal et la troisième facette d’un guide de lumière joignant la première et la deuxième facettes dudit guide de lumière.

L’agencement des première, deuxième et troisième facettes d’un guide de lumière selon l’invention permet une bonne diffusion des photons par réfraction optique le long du guide de lumière.

De plus, l’agencement des première, deuxième et troisième facettes d’un guide de lumière selon la présente invention permet de diffuser l’ensemble des faisceaux de photons émis par plusieurs sources de lumière dédiées à ce guide de lumière.

L’invention permet de réduire fortement le volume requit pour loger la carte électronique et le ou les guides de lumière, augmentant ainsi la compacité du bloc optique et facilitant des styles variés de blocs optiques.

Le bloc optique selon l’invention peut comporter d’autres caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, notamment parmi les modes de réalisation qui suivent.

Selon une variante, une extrémité de la première facette et une extrémité de la deuxième facette d’au moins un guide de lumière appartiennent à un même plan parallèle au dit plan porté par la carte électronique.

Selon une variante, la troisième facette d’un guide de lumière est perpendiculaire à la première et à la deuxième facette dudit guide de lumière.

Selon une variante, la carte électronique comprend plusieurs sources de photons.

Selon une variante, au moins la première, deuxième ou troisième facette d’au moins un guide de lumière est éclairée par plusieurs sources de photons.

Selon une variante, plusieurs sources de photons éclairent chacune des première et deuxième facettes d’au moins un guide de lumière. Selon une variante, une source de photons est une diode électroluminescente ou un diode laser ou une ampoule.

Selon un deuxième aspect, la présente invention concerne un véhicule, par exemple de type automobile ou de type véhicule à moteur terrestre, comprenant un (ou au moins un) bloc optique selon le premier aspect de la présente invention.

Brève description des figures

D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description des exemples de réalisation particuliers et non limitatifs de la présente invention ci-après, en référence aux figures de 1 à 10 annexées, sur lesquelles :

[Fig. 1] illustre un exemple de composition de trois guides de lumière et d’une carte électronique portant des sources de photons selon l’état de l’art ;

[Fig. 2] illustre un exemple de courbure d’un guide de lumière et son positionnement par rapport à une carte électronique selon l’état de l’art ;

[Fig. 3] illustre un exemple de positionnement impossible d’une carte électronique dans une cavité formée par un boîtier d’un bloc optique ;

[Fig. 4] illustre un exemple d’agencement de multiples cartes électroniques et de multiples guides de lumière ;

[Fig. 5] illustre un défaut d’un agencement de guides de lumière par rapport à une carte électronique selon l’état de l’art ;

[Fig. 6] illustre un défaut d’un agencement de guides de lumière par rapport à une carte électronique selon l’état de l’art ;

[Fig. 7] illustre schématiquement un exemple d’un boîtier d’un bloc optique ;

[Fig. 8] illustre un agencement d’une carte électronique et d’un guide de lumière selon un exemple particulier et non limitatif de la présente invention ; [Fig. 9] illustre une vue tridimensionnelle d’un agencement de deux sources de lumière et d’un guide de lumière selon un exemple de réalisation particulier et non limitatif de la présente invention ; et

[Fig. 10] illustre une variante de l’agencement de la figure 11 ;

Description des exemples de réalisation

Un bloc optique destiné à équiper un véhicule va maintenant être décrit dans ce qui va suivre en référence conjointement aux figures de 1à 10. Sauf indications contraires, les éléments communs ou analogues à plusieurs figures portent les mêmes signes de référence et présentent des caractéristiques identiques ou analogues, de sorte que ces éléments communs ne sont généralement pas à nouveau décrits par souci de simplicité.

Les termes « premier(s) » (ou première(s)), « deuxième(s) », etc.) sont utilisés dans ce document par convention arbitraire pour permettre d’identifier et de distinguer différents éléments (tels que des faces, facettes, des opérations, des valeurs seuils, etc.) mis en oeuvre dans les exemples de réalisation décrits ci-après.

On entend dans ce document par « bloc optique » un dispositif d’éclairage (ou dispositif lumineux assurant au moins une fonction photométrique d’éclairage et/ou de signalisation. Il peut s’agir notamment d’un phare ou projecteur avant ou d’un feu avant ou arrière.

La présente invention vise un bloc optique destiné à équiper un véhicule, tel qu’un véhicule de type automobile ou autre, ou plus généralement un véhicule de type véhicule terrestre motorisé ou un quelconque véhicule (terrestre, maritime (ou fluvial), ou aérien) dès qu’il doit comprendre au moins un bloc optique.

Comme déjà indiqué, la présente invention vise un bloc optique compact réalisant efficacement au moins une fonction photométrique de signalisation et/ou d’éclairage. Pour ce faire, une combinaison particulière de facettes à l’entrée de chaque guide de lumière du bloc optique est réalisée en combinaison avec une carte électronique comportant au moins une source de photons pour alimenter en lumière le ou les guides de lumière.

Selon un exemple particulier et non limitatif de réalisation de la présente invention, ce bloc optique, destiné à équiper un véhicule et un boîtier délimitant une cavité dans laquelle sont arrangés une carte électronique comprenant au moins une source de photons et au moins un guide de lumière ;

- chaque guide de lumière étant configuré pour qu’une face d’entrée de chaque guide de lumière soit éclairée par au moins une source de photons ;

- un axe longitudinal d’une portion droite proximale située à une entrée du guide et délimitée à son extrémité par la face d’entrée des photons, dit axe longitudinal, de chaque guide de lumière étant non perpendiculaire à un plan porté par la carte électronique ;

- l’entrée de chaque guide de lumière présentant une première, une deuxième et une troisième facettes ;

- la première et la deuxième facettes de chaque guide de lumière étant perpendiculaires à l’axe longitudinal d’un guide de lumière et décalées l’une par rapport à l’autre le long dudit axe longitudinal et la troisième facette d’un guide de lumière joignant la première et la deuxième facettes dudit guide de lumière.

Les figures de 1 à 10 illustrent schématiquement certains éléments d’un bloc optique avant l’installation de ce bloc optique dans un véhicule, selon un exemple de réalisation particulier non limitatif et diverses variantes de réalisation. On considère par la suite, à titre d’exemple non limitatif, que le bloc optique est destiné à équiper un véhicule automobile (non représenté), mais la présente invention ne se limite pas à cette application. Le bloc optique peut en effet équiper un quelconque véhicule, de type automobile ou de type véhicule terrestre motorisé (bus, car, camion, etc.), devant assurer au moins une fonction photométrique d’éclairage et/ou de signalisation.

Par ailleurs, on considère dans ce qui suit, à titre d’exemple non limitatif, que le bloc optique est un phare avant (ou projecteur avant). Par exemple, ce phare avant peut équiper une partie d’un hayon avant et/ou d’une aile avant de véhicule. Mais le bloc optique pourrait également être un feu arrière. De plus, on considère par la suite que le bloc optique comporte trois guides de lumière mais la présente invention ne se limite à ce nombre de guides de lumières et le bloc optique peut comporter un ou plusieurs guides de lumière.

Les figures de 7 à 10 illustrent différents aspects de certains éléments du bloc optique, différents exemples de réalisation mettant en oeuvre certains de ces aspects étant décrits par la suite en référence aux figures.

Comme illustré à la figure 7, un bloc optique comprend un boîtier 1 délimitant une cavité 10 dans laquelle sont arrangés une carte électronique 130 comprenant au moins une source de photons (non représentées) et au moins un guide de lumière 100, 110 et 120. Chaque guide de lumière 100, 110 et 120 est configuré pour qu’une face d’entrée de chaque guide de lumière soit éclairée par au moins une source de photons.

Plus spécifiquement, le boîtier 1 peut être réalisé par exemple par moulage d’un matériau opaque et rigide, comme une matière plastique ou synthétique. Le boîtier 1 délimite la cavité 10 logeant les éléments 100, 110, 120 et 130 participant ensemble à la réalisation d’au moins une fonction photométrique d’éclairage et/ou de signalisation.

La carte électronique 130 comprend au moins une source de photons pour alimenter en lumière au moins un guide de lumière (110, 120, 130). Chaque source de photons peut, par exemple, comprendre au moins une diode électroluminescente (ou LED) ou au moins une diode laser ou encore au moins une ampoule. La configuration de la ou des sources de photons en termes de nombre, positionnement, arrangement, type, etc. peut être adaptée par l’homme du métier selon le cas. La carte électronique 130 comprend des moyens électroniques configurés pour contrôler le fonctionnement de chaque source de photons. Cette carte peut par exemple être une carte à circuits imprimés de type PCB (pour « Printed Circuit Board » en anglais). La carte électronique 130 est portée par un plan P c’est-à-dire que l’ensemble des sources de photons sont portées par ce plan P.

Chaque guide de lumière (100, 110, 120) est configuré pour être alimenté en lumière (en photons) par la ou les sources de photons de la carte électronique 130, et pour guider cette lumière vers l’avant du bloc optique afin d’assurer la ou les fonctions photométriques désirées. Chaque guide de lumière (100, 110, 120) comprend une pluralité de membres plans qui peuvent s’étendre de façon inclinée vers l’avant du bloc optique, d’autres arrangements étant toutefois possibles en termes notamment de nombres, positions, orientations, etc. des membres plans. Le nombre de membres plans peut en particulier prendre n’importe quelle valeur supérieure ou égale à un (1 ), et notamment, un, deux, trois ou quatre. Les membres plans peuvent tous s’étendre suivant une même direction ou suivant des directions différentes selon le cas.

Les membres plans (ou plats) sont configurés pour guider la lumière fournie par la ou les source de photons de la carte électronique 130. Ces membres plans peuvent présenter différentes formes, notamment rectangulaire, carrée ou ronde, dans la mesure où ces membres sont plats ou présentent au moins une surface plane. A ce titre, chaque membre plan comporte par exemple deux surfaces planes parallèles. Les membres plans forment par exemple des lames guidant la lumière.

Le bloc optique peut comprendre en outre une glace translucide assemblée au boîtier 1 pour refermer la cavité 10. Cette glace (ou écran) peut être réalisé dans un quelconque matériau translucide, ayant une couleur adaptée à la fonction photométrique désirée (par exemple rouge, orange, cristal, etc.), et rigide, comme par exemple une matière plastique ou synthétique. Dans ce cas, il peut être réalisé par moulage.

La figure 8 illustre un agencement de la carte électronique 130 et d’un guide de lumière 100 selon un exemple particulier et non limitatif de la présente invention.

Selon cet agencement, l’axe longitudinal de chaque guide de lumière (100, 110, 120) est non perpendiculaire à la carte électronique 130. L’entrée de chaque guide de lumière (100, 110, 120) présente trois membres plan appelés première facette 810, deuxième facette 820 et une troisième facette 830. La première facette 810 et la deuxième facette 820 de chaque guide de lumière (100, 110, 120) sont perpendiculaires à l’axe longitudinal 610 d’un guide de lumière (100, 110, 120) et la première et la deuxième facettes sont décalées l’une par rapport à l’autre le long dudit axe longitudinal 610. La troisième facette du guide de lumière joignant la première et la deuxième facettes du guide de lumière (100, 110, 120). Les différentes réfractions sur les première, deuxième et troisième facettes permettent aux guides d’être éclairés au plus tôt supprimant ainsi l’apparition de zones non éclairées telles qu’elles se produisent pour d’autres agencements présentés en introduction de la présente demande.

La figure 9 illustre une vue tridimensionnelle d’un agencement de deux sources de lumière et d’un guide de lumière selon l’exemple de réalisation particulier et non limitatif de la présente invention de la figure 8.

Selon une variante, illustrée à la figure 8, une extrémité de la première facette 810 et une extrémité de la deuxième facette 820 d’au moins un guide de lumière (100, 110, 120) appartiennent à un même plan 840 parallèle au plan P porté par la carte électronique 130.

Selon une variante, la troisième facette 830 d’un guide de lumière est perpendiculaire à la première 810 et à la deuxième 820 facette dudit guide de lumière.

Selon une variante, la carte électronique 130 comprend plusieurs sources de photons.

Selon une variante, au moins la première, deuxième ou troisième facette d’au moins un guide de lumière est alimentée en lumière par plusieurs sources de photons.

Cette variante permet d’augmenter la puissance lumineuse du bloc optique.

Selon un exemple de réalisation de cette variante, plusieurs sources de photons sont associées à chacune des première et deuxième facettes d’au moins un guide de lumière, en l’occurrence 2 par facette sur la figure 10.

Le bloc optique selon la présente invention permet d’assurer efficacement au moins une fonction photométrique de signalisation et/ou d’éclairage tout en étant compact. Le bloc optique peut en particulier comporter un ou des guides de lumières à effet dit

« suspendu » dans le sens où ils apparaissent comme étant suspendus du point de vue d’un observateur extérieur. Lorsque les membres plans projettent les photons émanant de la ou les sources de photons de la carte électronique, les éléments techniques du bloc optique (carte électronique, connecteur, partie basse du guide de lumière) sont cachés ce qui permet d’atteindre l’effet visuel recherché tout en assurant une bonne qualité d’assemblage (positionnement précis et fiable des pièces les unes par rapport aux autres, y compris en cours de roulage du véhicule).

Un homme du métier comprendra que les exemples de réalisation et variantes décrits ci-avant ne constituent que des exemples non limitatifs de mise en oeuvre de l’invention. En particulier, l’homme du métier pourra envisager une quelconque adaptation ou combinaison des exemples de réalisation et variantes décrits ci-avant, afin de répondre à un besoin bien particulier.

La présente invention ne se limite donc pas aux exemples de réalisation décrits ci-avant mais s’étend notamment à un bloc optique qui inclurait des caractéristiques secondaires sans pour cela sortir de la portée de la présente invention.

La présente invention concerne également un véhicule, par exemple automobile ou plus généralement un véhicule à moteur terrestre, comprenant au moins un bloc optique tel que décrit ci-avant.