L'invention a trait au domaine de l'éclairage et de la signalisation lumineuse, notamment pour véhicule automobile. Plus particulièrement, l'invention a trait au domaine de l'éclairage et de la signalisation lumineuse avec des sources lumineuses du type laser, c'est-à-dire produisant des faisceaux cohérents et monochromatiques.

Des sources lumineuses du type diode laser sont maintenant envisagées pour des modules d'éclairage, notamment pour des projecteurs de véhicule automobile. Un dispositif photoluminescent comprenant du phosphore peut être disposé directement après la diode laser de manière à convertir la lumière monochromatique et cohérente du laser en lumière blanche incohérente. La fonction du dispositif photoluminescent est nécessaire pour éviter la propagation d'un faisceau cohérent et monochromatique potentiellement dangereux, notamment pour les yeux des personnes aux alentours du module d'éclairage. Ceci est particulièrement vrai pour les diodes laser émettant dans le domaine visible, à une longueur d'onde comprise entre 360 nm et 480 nm, plus particulièrement dans le domaine du bleu. Les lasers à semi-conducteurs à rayons bleus sont généralement à base de gallium (III) nitrure (GaN; couleur violette) ou de nitrure de gallium indium.

Le document de brevet publié US 201 1/0157865 A1 divulgue un module d'éclairage pour véhicule automobile, le module comprenant des sources lumineuses du type diode laser émettant une lumière de longueur d'onde de 405 nm. Un dispositif photoluminescent au phosphore est prévu. Ce document aborde la problématique de la sécurité pour les usagers en cas de défaillance du dispositif photoluminescent. Il propose comme solution la présence d'un dispositif filtrant et diffusant après le dispositif photoluminescent, apte à diminuer la cohérence et l'intensité du faisceau de longueur d'onde de 405 nm en cas de défaillance du dispositif photoluminescent au phosphore. Ce dispositif est cependant pénalisant d'un point de vue rendement optique.

Le document de brevet publié WO 2013/094221 A1 divulgue également un module d'éclairage pour véhicule automobile, le module comprenant des sources lumineuses du type laser. Plus précisément, le module comprend une ou plusieurs diodes laser produisant un faisceau ultraviolet (UV, 360 à 425 nm) et une ou plusieurs diodes laser produisant un faisceau bleu (425 à 470 nm). Un dispositif photoluminescent comprenant une première matière apte à absorber le faisceau des diodes laser UV et une deuxième matière apte à absorber le faisceau des diodes laser bleues est prévu. La première matière émet alors de la lumière dans le domaine du rouge, vert, bleu, orange et jaune alors que la deuxième matière émet dans le domaine du rouge, vert, orange ou jaune. La combinaison des faisceaux de lumière émis par ces première et deuxième matières produit de la lumière qui est perçue comme lumière blanche. Cette lumière blanche est alors pauvre en bleu et par conséquent davantage sûre. Cet enseignement combine la photoluminescence avec le mélange de couleurs additives pour produire de la lumière blanche. La solution technique de cet enseignement est cependant contraignante notamment en ce qu'elle requiert la présence de plusieurs sources laser de couleurs différentes. De plus, l'utilisation d'une source laser UV est pénalisante en soi dans la mesure où sa conversion dans le dispositif photoluminescent est sujette à un plus grand déplacement de Stokes. Le déplacement de Stokes est la différence, en longueur d'onde ou en fréquence, entre la position du pic du spectre d'absorption et celle du pic du spectre de luminescence de la même transition électronique au niveau de la matière photoluminescente. Lors de la collision inélastique entre une molécule et un photon, une radiation de longueur d'onde supérieure à celle qui a permis l'excitation est émise. La longueur d'onde de la lumière émise est plus grande et donc d'énergie plus petite que celle de la lumière excitatrice. La molécule conserve ainsi un excédent d'énergie qui peut être à l'origine d'un échauffement de la matière. Aussi, les photons UV endommagent les polymères transparents ou non transparents et limitent très sérieusement l'utilisation de matières plastiques, tant pour les lentilles que pour la structure du système, ce qui est pénalisant pour le poids et le coût du système.

L'objectif de la présente invention est de proposer un module d'éclairage palliant au moins un inconvénient de l'état de la technique susmentionné. Plus précisément, l'invention a pour objectif de proposer un module d'éclairage ayant une source lumineuse du type laser et qui soit sûr et performant. L'invention a pour objet un module d'éclairage, notamment pour véhicule automobile, comprenant : une source lumineuse du type laser apte à émettre un faisceau lumineux cohérent suivant une direction donnée et monochromatique d'une longueur d'onde λ ; un dispositif photoluminescent apte à convertir le faisceau lumineux cohérent et monochromatique en un faisceau lumineux incohérent ; remarquable en ce qu'il comprend, en outre, un réflecteur dichroïque configuré pour réfléchir les rayons de la longueur d'onde λ du faisceau lumineux provenant du dispositif photoluminescent. Dans cette première variante de réalisation, en cas de défaillance du dispositif photoluminescent, le faisceau lumineux cohérent et monochromatique émis par la source lumineuse est alors réfléchi par le réflecteur dichroïque, avantageusement vers une direction autre que la direction de sortie du faisceau issu du module d'éclairage. Ainsi, le faisceau cohérent monochromatique émis par la source de lumière de type laser n'est pas émis hors du module, la sécurité des usagers est assurée.

Selon un mode avantageux de l'invention, le module comprend, en outre, un dispositif d'absorption apte à absorber les rayons réfléchis par le réflecteur dichroïque. Selon un mode avantageux de l'invention, le réflecteur dichroïque est configuré pour transmettre les rayons de longueurs d'onde différentes de λ du faisceau lumineux incohérent.

Les rayons transmis n'auront donc pas de composante de longueur d'onde λ. Comme il s'agit de celle correspondant au bleu-violet, le faisceau résultant sera donc blanc teinté jaune-vert.

Afin de compenser cette dérive colorimétrique du faisceau issu du module due à l'utilisation du filtre dichroïque, on choisira avantageusement un dispositif photoluminescent qui comporte en outre des éléments fluorescents afin de générer une raie lumineuse avec une longueur d'onde différente de λ, généralement supérieure à λ et amenant une composante bleue ou proche du bleu au faisceau. Cette lumière émise par les éléments fluorescents est non cohérente donc non assimilée à de la lumière cohérente du type laser. Ces éléments fluorescents pourront être compris dans une couche supplémentaire de revêtement du dispositif photoluminescent. Par exemple, on pourra utiliser de la fluorescéine, qui réémet avec un pic d'émission à 521 nm, donc une couleur cyan. Selon une deuxième variante de réalisation, le module comprend en outre un polariseur des rayons réfléchis par le réflecteur dichroïque, ledit polariseur polarisant lesdits rayons suivant une direction perpendiculaire à la direction de polarisation du faisceau lumineux cohérent et monochromatique lorsqu'il rencontre ledit polariseur, de manière à bloquer ledit faisceau en cas de défaillance du dispositif photoluminescent.

Le polariseur est ainsi disposé dans le chemin optique des rayons réfléchis par le réflecteur dichroïque. En cas de défaillance du dispositif photoluminescent, le faisceau lumineux cohérent et monochromatique émis par la source lumineuse est alors réfléchi par le réflecteur dichroïque vers le polariseur dont la direction de polarisation est perpendiculaire à la direction de polarisation dudit faisceau lorsqu'il rencontre ledit polariseur. En l'absence de dispositif faisant pivoter la direction de polarisation, entre la source lumineuse et le polariseur, la direction de polarisation du polariseur est perpendiculaire à la direction de polarisation du faisceau provenant de la source lumineuse et rencontrant le dispositif photoluminescent.

Selon un mode avantageux de l'invention, le réflecteur dichroïque est configuré pour transmettre les rayons de longueurs d'onde différentes de λ du faisceau lumineux incohérent.

Selon un mode avantageux de l'invention, le module est configuré pour que les rayons polarisés par le polariseur se propagent au moins essentiellement parallèlement aux rayons transmis par le réflecteur dichroïque.

Selon un mode avantageux de l'invention, le polariseur est un polariseur à réflexion, les rayons polarisés étant réfléchis par le polariseur de manière à se propager au moins essentiellement parallèlement aux rayons transmis par le réflecteur dichroïque.

Selon un mode avantageux de l'invention, le module comprend, en outre, un dispositif d'absorption apte à absorber les rayons traversant le polariseur à réflexion.

Selon un mode avantageux de l'invention, le module comprend un dispositif optique apte à recombiner les rayons polarisés par le polariseur avec les rayons incohérents transmis par le miroir dichroïque. Selon un mode avantageux de l'invention, le miroir dichroïque est un premier miroir dichroïque, le dispositif optique comprenant un deuxième miroir dichroïque transmettant les rayons transmis par le premier miroir dichroïque, et réfléchissant les rayons polarisés par le polariseur de manière à se recombiner avec lesdits rayons transmis.

Selon un mode avantageux de l'invention, le dispositif optique comprend, en outre, un miroir et préférentiellement un inverseur de polarisation du type lame demi-onde. L'inverseur de polarisation peut être disposé entre le polariseur et le miroir en question. Le miroir est configuré pour réfléchir les rayons provenant du polariseur, et préférentiellement traversant l'inverseur de polarisation, vers le deuxième miroir dichroïque.

Selon un mode avantageux de l'invention, le dispositif optique est un premier dispositif optique, le module comprenant un deuxième dispositif optique apte à dévier les rayons polarisés par le polariseur recombinés avec les rayons incohérents en vue de former un faisceau d'éclairage.

Selon un mode avantageux de l'invention, le deuxième dispositif optique comprend une lentille, préférentiellement biconvexe.

Selon un mode avantageux de l'invention, les rayons incohérents transmis par le miroir dichroïque et les rayons polarisés par le polariseur forment deux faisceaux d'éclairage se combinant à distance du module d'éclairage. Dans ce cas, il n'y pas de deuxième miroir dichroïque. Un dispositif optique du type lentille peut être disposé optiquement entre le dispositif photoluminescent et le miroir dichroïque.

Selon un mode avantageux de l'invention commun à toutes les variantes, la longueur d'onde λ est comprise dans le spectre visible, préférentiellement comprise entre 405 nm à 500 nm, plus préférentiellement entre 425 nm et 470 nm.

Selon un mode avantageux de l'invention commun à toutes les variantes, le dispositif photoluminescent comprend des grains phosphorescents et des grains diffusants.

Les mesures de l'invention sont intéressantes notamment en ce qu'elles procurent par des moyens optiques un dispositif de sécurité quant à la lumière de la ou des sources laser utilisées. Ces moyens optiques présentent l'avantage d'être fonctionnels en permanence et de ne requérir aucuns moyens de contrôle électrique ou électronique susceptibles de présenter des défaillances. Le niveau de fiabilité du module d'éclairage sécurisé est par conséquent assez élevé. En outre, les mesures de l'invention permettent d'obtenir en sortie du module d'éclairage une lumière blanche, relativement neutre, sans dérive colorimétrique marquée.

D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention seront mieux compris à l'aide de la description et des dessins parmi lesquels : - La figure 1 est un schéma de principe d'un module d'éclairage selon un premier exemple d'une deuxième variante de réalisation de l'invention :

- La figure 2 est un schéma de principe d'un module d'éclairage selon un deuxième exemple d'une deuxième variante de réalisation de l'invention.

La figure 1 illustre de manière schématique l'architecture d'un module d'éclairage selon un premier mode de réalisation d'une deuxième variante de réalisation de l'invention. Cette figure sert également de support pour une première variante de réalisation de l'invention comportant un filtre dichroïque mais sans polariseur, donc pour tous les éléments situés en amont du polariseur, dans le sens de propagation des rayons. Le module 2 comprend une source lumineuse du type diode laser 4, plus particulièrement une diode laser 4 à polarisation rectiligne ou polarisation linéaire, à savoir que la direction du champ électrique est constante au cours du temps et de la propagation. En l'occurrence, il peut s'agir d'une ou plusieurs diodes laser produisant un faisceau bleu d'une longueur d'onde λ comprise entre 425 et 470 nm. La ou les diodes laser produisent alors un faisceau lumineux polarisé 5. Le point entouré d'un cercle représenté sur le parcours du faisceau 5 exprime que la direction de polarisation est perpendiculaire au plan du dessin.

Le module 2 peut comprendre un miroir 6 sous forme de système micro électromécanique ou encore MEMS (acronyme pour « micro-electro-mechanical System »). Le faisceau 5, préférentiellement réfléchi par le miroir 6, rencontre alors un dispositif photoluminescent 8 comprenant des matériaux phosphorescents en vue de convertir le faisceau polarisé et monochromatique en un faisceau 5 ¹ non polarisé et incohérent, en l'occurrence un faisceau de lumière blanche. Le caractère non polarisé est représenté par les flèches concourantes sur le parcours du faisceau. La photoluminescence est un processus par lequel une substance absorbe des photons puis réémet des photons. Les matériaux phosphorescents (par exemple des YAG dopés au Cérium) constituent une catégorie de matériaux photoluminescents particulièrement adaptés à la conversion d'un faisceau cohérent en faisceau incohérent. Cet état de fait est bien connu en soi de l'Homme de métier.

Le faisceau 5 ¹ de lumière blanche est alors réfléchi partiellement par un premier miroir dichroïque 10, c'est-à-dire un miroir dont les propriétés de transmission et de réflexion dépendent fortement de la longueur d'onde. En l'occurrence, le miroir dichroïque 10 est configuré pour réfléchir les éventuels rayons de fréquences proches ou égales à la fréquence λ du faisceau 5 cohérent émis par la ou les sources laser 4. Il est alors configuré pour transmettre les rayons d'autres fréquences. Cela signifie que tant que le dispositif photoluminescent fonctionne correctement, en raison du déplacement de Stokes, la lumière blanche rencontrant le miroir dichroïque ne contient pas ou peu de fréquence λ et est ainsi totalement ou majoritairement transmise suivant le faisceau principal 5 ² . Le déplacement de Stokes est la différence, en longueur d'onde ou en fréquence, entre la position du pic du spectre d'absorption et celle du pic du spectre de luminescence de la même transition électronique au niveau de la matière photoluminescente. La longueur d'onde de la lumière émise est plus grande que celle de la lumière excitatrice. En cas de défaillance du dispositif photoluminescent, comme par exemple en cas de détachement d'une partie de la matière photoluminescente du support du dispositif, une partie, voire la totalité, du faisceau peut alors comprendre des rayons cohérents de fréquence λ, ces rayons étant potentiellement dangereux pour l'environnement du module d'éclairage. Ces rayons seront alors réfléchis par le miroir dichroïque 10 en un faisceau 5 ³ . Ce faisceau 5 ³ sera alors potentiellement polarisé comme la source en fonction du degré de détérioration du dispositif photoluminescent 8. Un polariseur à réflexion 14 est disposé de manière à réfléchir le faisceau 5 ³ en un faisceau 5 ⁴ polarisé selon une direction perpendiculaire à la direction de polarisation du faisceau 5 émis par la ou les sources laser 4. Cette direction de polarisation est représentée par la flèche verticale sur le faisceau 5 ⁴ . Les polariseurs à réflexion ou séparation de faisceau séparent le faisceau incident en deux faisceaux de polarisations différentes. Ces polarisations peuvent être rectilignes et perpendiculaires entre elles. Ils absorbent très peu la lumière, ce qui en fait un avantage par rapport aux polariseurs par absorption. Un tel polariseur peut notamment consister en une série de lames de verres orientées à l'angle de Brewster par rapport au faisceau, cet angle valant environ 57° pour le verre. Les rayons de polarisation perpendiculaire à celle du faisceau 5 ⁴ traversent le polariseur 14 et peuvent ensuite être absorbés par un dispositif d'absorption. Cette direction de polarisation est illustrée par le point entouré d'un cercle sur le tracé en trait interrompu dans le prolongement du parcours 5 ³ . Une lame demi-onde 16 est disposée de manière à recevoir le faisceau 5 ⁴ en vue de provoquer une rotation de 90° de la direction de polarisation du faisceau. Ce changement d'orientation est illustré par le point entouré d'un cercle à droite de la lame demi-onde par opposition à la flèche à gauche de ladite lame. Une lame demi- onde est un type particulier de lame à retard, c'est-à-dire un instrument d'optique permettant de modifier l'état de polarisation de la lumière. Les lames demi-onde sont des lames à faces parallèles fabriquées dans un matériau biréfringent qui permettent d'introduire un retard de phase de la lumière de λ/2 entre les deux axes de biréfringence dits axe lent et axe rapide.

Un miroir 18 est disposé de manière à réfléchir le faisceau 5 ⁵ sortant de la lame demi-onde 16 en un faisceau 5 ⁶ se propageant vers un deuxième miroir dichroïque 12. Ce dernier est configuré de manière à ce que sa face recevant le faisceau 5 ⁶ soit apte à réfléchir ledit faisceau de longueur d'onde λ. La face en question peut en effet subir un traitement dichroïque pour réfléchir les rayons de longueur d'onde λ. De tels traitements sont bien connus de l'homme de métier. Le faisceau 5 ² de lumière blanche transmis par le premier miroir dichroïque 10 est transmis par le deuxième miroir dichroïque 12 auquel s'additionne le faisceau 5 ⁶ de longueur d'onde λ réfléchi par ledit deuxième miroir pour former un faisceau 5 ⁷ de lumière blanche sécurisé. Le faisceau 5 ⁷ est en effet sécurisé en ce qu'en cas de défaillance du dispositif photoluminescent 8, la lumière cohérente monochromatique de longueur d'onde λ émise par la source laser 4, potentiellement dangereuse, sera alors réfléchie totalement par le premier miroir dichroïque 10. Ce faisceau 5 ³ présentera alors une direction de polarisation identique à celle du faisceau 5 sortant de la ou des sources lumineuses 4. La direction de polarisation du polariseur à réflexion 14 est perpendiculaire à la direction de polarisation du faisceau 5 ³ . La totalité de cette lumière sera alors transmise par le polariseur pour être éventuellement absorbée par un dispositif d'absorption (non représenté). En d'autres termes, le polariseur à réflexion 14 ne va réfléchir aucune lumière compte tenu que la lumière qui lui est incidente présente une direction de polarisation perpendiculaire à sa direction de réflexion. Aucune lumière cohérente et monochromatique ne sera alors transmise dans la direction d'éclairage du module.

Lorsque le dispositif photoluminescent fonctionne correctement, en fonction de l'importance du déplacement de Stokes provoqué par la matière photoluminescente dudit dispositif, une partie de la lumière émise par le dispositif pourra éventuellement présenter des longueurs d'onde proches de la longueur d'onde λ. Il s'agit d'une partie volontairement diffusée et non convertie grâce au dosage des grains luminescents et de simples grains diffusants dans la matrice du dispositif photoluminescent. Ces rayons incohérents seront alors réfléchis par le premier miroir dichroïque 10 pour former le faisceau secondaire 5 ³ . Seules les composantes des rayons incohérents alignées avec la direction de polarisation du polariseur à réflexion 14 seront réfléchies pour former le faisceau 5 ⁴ . En d'autres termes, en considérant une distribution aléatoire et homogène de l'orientation des champs électriques de ces rayons, environ la moitié de la puissance du faisceau va être réfléchie et l'autre moitié va traverser le polariseur à réflexion 14 et être perdue. De fait, dans le cadre de la présente invention, on adaptera avantageusement le dosage des grains luminescents et diffusants du dispositif photoluminescent de sorte que la lumière émise par celui-ci contienne une proportion plus importante de bleu pour compenser la perte en composante bleue engendrée ensuite par le polariseur et obtenir ainsi un faisceau lumineux émis dont la teinte blanche reste relativement neutre : en effet, sans cette compensation, la lumière issue du module d'éclairage sera blanche teintée jaune-vert. A cette fin, on peut notamment réduire la densité des grains luminescents et/ou augmenter la proportion de grains diffusants dans la matrice du dispositif luminescent par rapport aux proportions normalement appliquées pour obtenir une lumière blanche neutre, en l'absence de perte dans les composantes du faisceau. Un dispositif optique, telle qu'une lentille 20, peut être disposé à l'avant du module en vue de former un faisceau d'éclairage adéquat. D'autres dispositifs optiques qu'une lentille sont envisageables.

La figure 2 illustre de manière schématique l'architecture d'un module d'éclairage selon un deuxième mode de réalisation d'une deuxième variante de réalisation de l'invention. Les numéros de référence du premier mode de réalisation sont utilisés dans le deuxième mode pour les éléments identiques ou correspondant, ces numéros étant toutefois majorés de 100 afin de bien distinguer les deux modes de réalisation.

Similairement au module du premier mode de réalisation, le module 102 comprend une source lumineuse du type diode laser 104 comprenant une ou plusieurs diodes laser produisant un faisceau bleu d'une longueur d'onde λ comprise entre 425 et 470 nm. La ou les diodes laser produisent alors un faisceau lumineux polarisé 105. Le point entouré d'un cercle représenté sur le parcours du faisceau 105 exprime que la direction de polarisation est perpendiculaire au plan du dessin. Toujours similairement au module du premier mode de réalisation, le faisceau 105 rencontre un dispositif photoluminescent 108 comprenant du phosphore en vue de convertir le faisceau polarisé et monochromatique en un faisceau 105 ¹ non polarisé et non cohérent, en l'occurrence un faisceau de lumière blanche. Le caractère non polarisé est représenté par les flèches concourantes sur le parcours du faisceau. Le module 102 comprend également un dispositif optique tel qu'une lentille 120, de manière à dévier les rayons lumineux en vue de former un faisceau lumineux adéquat notamment à une fonction d'éclairage. A la différence du premier mode de réalisation, le dispositif optique 120 est disposé directement après le dispositif photoluminescent 108. D'autres dispositifs optiques qu'une lentille sont envisageables Similairement au module du premier mode de réalisation, le module 102 comprend un miroir dichroïque 1 10 configuré pour réfléchir les éventuels rayons de fréquence proche ou égale à la fréquence λ du faisceau cohérent 105 émis par la ou les sources laser 104. Il est configuré pour transmettre les rayons d'autres fréquences. Tant que le dispositif photoluminescent fonctionne correctement, en raison du déplacement de Stokes, la lumière blanche rencontrant le miroir dichroïque ne contient pas ou peu de fréquence λ et est ainsi totalement ou majoritairement transmise suivant le faisceau principal 105 ² . En cas de détérioration du dispositif photoluminescent, une partie du faisceau peut alors comprendre des rayons cohérents de fréquence λ, ces rayons étant potentiellement dangereux pour l'environnement du module d'éclairage. Ces rayons seront alors réfléchis par le miroir dichroïque 1 10 en un faisceau 105 ³ secondaire. Ce faisceau 105 ³ sera alors potentiellement polarisé de manière aléatoire en fonction du degré de détérioration du dispositif photoluminescent 8. Un polariseur à réflexion 1 14 est disposé de manière à réfléchir le faisceau 105 ³ en un faisceau 105 ⁴ polarisé selon une direction perpendiculaire à la direction de polarisation du faisceau 105 émis par la ou les sources laser 104. Cette direction de polarisation est représentée par la flèche verticale sur le faisceau 105 ⁴ .

Les composantes des rayons 105 ³ qui sont perpendiculaires à l'axe de polarisation du polariseur 1 14 traversent ledit polariseur 1 14 peuvent ensuite être absorbées par un dispositif d'absorption. Cette direction de polarisation est illustrée par le point entouré d'un cercle sur le tracé en trait interrompu.

Le faisceau 105 ⁴ secondaire vient alors s'ajouter au faisceau principal 105 ² à distance du module, c'est-à-dire dans la zone d'éclairage du faisceau.