Dispositif lumineux pour véhicule comportant une OLED flexible associée à des moyens électromécaniques de déformation

Domaine de l'invention

La présente invention concerne d'une manière générale le domaine des dispositifs lumineux de signalisation pour véhicules automobiles.

Arrière-plan de l'invention

Les feux de signalisation (feux de position, feux de stop, indicateurs de direction, feux de recul, feux de brouillard arrière et feux de circulation diurnes) sont prévus pour émettre de la lumière en respectant des grilles photométriques réglementaires qui imposent le respect de plages d'intensité lumineuse spécifiques pour chacun des points de ces grilles.

En particulier, ces feux de signalisation doivent respecter des angles de visibilité géométrique qui déterminent la zone de l'angle solide minimal dans laquelle la surface apparente du feu doit être visible (Règlement ECE 48 2.13). Cette zone est déterminée par les segments d'une sphère dont le centre coïncide avec le centre de référence du feu et dont l'équateur est parallèle au sol. Ces segments sont déterminés à partir de l'axe optique du feu : les angles horizontaux correspondent à la longitude et les angles verticaux à la latitude. A l'intérieur de ces angles de visibilité géométrique, il ne doit pas y avoir d'obstacle à la propagation de la lumière à partir d'un point quelconque de la surface apparente du feu observée depuis l'infini. Ce règlement est particulièrement exigeant concernant les angles horizontaux que doivent respecter les feux de position et les indicateurs de direction, à savoir 45° côté interne et 80° côté externe.

Pour des questions de baisse de consommation d'énergie électrique, d'augmentation de la durée de vie et de liberté de style, il est désormais courant d'utiliser, comme alternative aux ampoules classiques à incandescence, des diodes lumineuses de type laser ou électroluminescentes (ces dernières étant plus communément désignées sous l'acronyme anglais « LEDs »).

Il est ainsi connu, notamment de la demande de brevet française FR 3 014 787, d'associer une pluralité de telles diodes à un guide de lumière de type plat (plus communément désigné sous l'appellation anglaise « flat guide ») logé à l'intérieur du boîtier et apte à transférer les rayons lumineux qui alimentent sa surface d'entrée vers une face avant de sortie située en regard de ladite glace de couverture.

Afin de satisfaire la grille photométrique réglementaire, un tel guide de lumière doit ainsi être pourvu sur sa face avant d'éléments optiques aptes à étaler horizontalement et verticalement les flux lumineux relativement directifs émis par ces diodes.

Malgré tout, le respect des angles minimaux de visibilité géométrique pour ce type de feux de signalisation demeure particulièrement délicat à obtenir avec des sources ponctuelles telles que des LEDs, en particulier dans le plan horizontal.

Depuis peu, il est également connu d'utiliser des sources lumineuses dites surfaciques, c'est-à-dire des sources dont la surface effective d'émission de lumière présente des dimensions largement supérieures à l'épaisseur de ces sources.

En particulier, ces dernières années ont vu l'émergence des diodes électroluminescentes organiques (OLED) qui permettent de réaliser certaines fonctions de signalisation, comme par exemple la fonction feu de position (ou lanternes), en satisfaisant aux angles de vision réglementaires tout en offrant une grande liberté de style aux constructeurs automobiles.

La demande de brevet américaine US 2014/0056020 Al divulgue ainsi un dispositif lumineux pour véhicule automobile comprenant plusieurs sources lumineuses surfaciques indépendantes de type OLED disposées de manière circulaire.

Un tel dispositif lumineux permet d'assurer ainsi certaines fonctions de signalisation comme par exemple la fonction de feu de position en générant une distribution lumineuse homogène moins éblouissante que celle produite par des dispositifs à base de LEDs, mais qui demeure figée quelles que soient les circonstances.

Objet et résumé de l'invention

La présente invention vise à proposer un dispositif lumineux à base de sources surfaciques présentant une distribution lumineuse évolutive.

Elle propose à cet effet un dispositif lumineux pour véhicule automobile comportant au moins une source de lumière surfacique constituée par une diode électroluminescente organique;

caractérisé en ce que ladite diode électroluminescente organique est de type flexible (FOLED) et en ce que ledit dispositif comporte en outre des moyens électromécaniques aptes à coopérer avec au moins une portion de ladite FOLED pour entraîner sa déformation.

Le dispositif lumineux selon l'invention permet, grâce à la coopération entre la FOLED et les moyens électromécaniques, de déformer cette FOLED afin d'entraîner une modification de sa distribution lumineuse.

Ce dispositif offre ainsi la possibilité d'assurer une distribution lumineuse évolutive en fonction des circonstances telles que par exemple un changement du contexte de conduite et/ou de la survenance de certains événements prédéterminés.

Selon des caractéristiques préférées du dispositif lumineux selon l'invention, prises seules ou en combinaison :

- un premier bord de ladite FOLED est fixe tandis que lesdits moyens électromécaniques comportent un premier actionneur comprenant un piston monté mobile à coulissement dans une chemise et dont l'extrémité libre saillant de ladite chemise est couplée à un deuxième bord de ladite FOLED, opposé audit premier bord fixe ;

- le piston dudit premier actionneur s'étend selon une direction transversale audits premier et deuxième bords de la FOLED ;

- un troisième bord de ladite FOLED est fixe tandis que lesdits moyens électromécaniques comportent en outre un deuxième actionneur comprenant un piston monté mobile à coulissement dans une chemise et dont l'extrémité libre saillant de ladite chemise est couplée à un quatrième bord de ladite FOLED, opposé audit troisième bord fixe ;

- le piston dudit deuxième actionneur s'étend selon une direction transversale auxdits troisième et quatrième bords de la FOLED ;

- un premier bord de ladite FOLED est fixe tandis que lesdits moyens électromécaniques comportent un premier actionneur comprenant un axe rotatif dont l'extrémité libre est liée rigidement à un deuxième bord de ladite FOLED, opposé audit premier bord fixe ;

- ledit axe rotatif s'étend selon une direction transversale auxdits premier et deuxième bords de la FOLED ;

- lesdits moyens électromécaniques sont couplés à un module de pilotage configuré pour les activer au moins partiellement lors d'un changement du contexte de conduite et/ou de la survenance de certains événements prédéterminés ; et/ou

- ledit dispositif comporte en outre au moins une source lumineuse additionnelle ponctuelle telle qu'une diode électroluminescente ou laser.

L'invention vise également sous un deuxième aspect, un bloc optique de signalisation comportant au moins un tel dispositif lumineux.

Brève description des dessins

L'exposé de l'invention sera maintenant poursuivi par la description détaillée de plusieurs exemples de réalisation, donnée ci- après à titre illustratif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés, sur lesquels :

- la figure 1 est une vue schématique en section selon un plan horizontal d'un bloc optique de signalisation comportant un dispositif lumineux selon un premier mode de réalisation de l'invention et sur laquelle la FOLED occupe une configuration plane ;

- la figure 2 représente une vue similaire à la figure 1 mais sur laquelle la FOLED occupe une configuration courbe ; - la figure 3 est une vue schématique en section transversale verticale d'un bloc optique de signalisation comportant un dispositif lumineux selon une variante de ce premier mode de réalisation ;

- la figure 4 est une vue schématique frontale d'un bloc optique de signalisation comportant un dispositif lumineux selon un deuxième mode de réalisation de l'invention et sur laquelle l'ensemble des FOLED occupent une configuration plane ; et

- la figure 5 représente une vue similaire à la figure 4 mais sur laquelle l'une des FOLED occupe une configuration courbe torsadée.

Description détaillée de plusieurs modes préférés de réalisation

Les figures 1 et 2 représentent un bloc optique de signalisation 1 pour véhicule automobile.

Dans la description qui va suivre et par convention, les termes « inférieur », « supérieur », « longitudinal » « latéral » et « transversal » seront définis par rapport à la position de montage d'un tel bloc optique sur un véhicule.

Le bloc optique de signalisation 1 comporte un boîtier 2 présentant une ouverture de sortie pour les rayons lumineux qui est refermée de manière étanche par une glace de couverture transparente 3.

Le bloc optique 1 comporte également un dispositif lumineux 10 logé dans la cavité délimitée par le boîtier 2 et la glace de couverture 3.

Ce dispositif lumineux 10 comprend une source lumineuse surfacique de forme rectangulaire 11 constituée par une diode électroluminescente organique (OLED pour « Organic Light Emitting Diode » en anglais).

La structure de base d'une telle diode électroluminescente organique (OLED) consiste à superposer plusieurs couches de matériaux organiques entre deux couches formant électrodes dont l'une (généralement l'anode) est apposée sur un substrat.

Les couches minces organiques comportent typiquement une couche conductrice à trous (HTL pour « Hole Transport Layer » en anglais) déposée sur l'anode composée d'oxyde indium-étain (ITO), une couche émettrice (EL pour « Emission Layer » en anglais) contenant un colorant et une couche conductrice d'électrons (ETL pour « Electron Transport Layer » en anglais).

Le fonctionnement des OLED est basé sur le principe de l'électroluminescence.

En appliquant une tension électrique appropriée, les électrons et les trous sont injectés dans la couche EL à partir de la cathode et de l'anode. Les électrons et les trous dérivent les uns vers les autres et se combinent dans cette couche EL pour former des excitons dont la désagrégation fournit l'énergie d'excitation de la molécule de colorant provoquant son électroluminescence. La couleur de la lumière émise dépend de l'écart d'énergie entre l'état excité et l'état de base et peut donc être modifiée en utilisant d'autres molécules de colorant.

Les matériaux de transfert de charges, la couche d'émission et le choix des électrodes sont des paramètres fondamentaux qui déterminent les performances et l'efficacité de l'OLED.

La diode électroluminescente organique 11 est plus précisément de type flexible (FOLED pour « Flexible Organic Light Emitting Diode » en anglais) : ses couches organiques reposant sur un substrat flexible en plastique tel que le polyethylene terephthalate (PET), voire en métal ou en verre.

La FOLED 11 est avantageusement agencée verticalement à l'intérieur du boîtier 2 de sorte que son axe optique X soit orienté selon une direction sensiblement longitudinale.

Afin de maximiser la luminance perçue depuis l'extérieur du bloc optique 1, l'électrode située du côté interne de cette FOLED 11 (i.e. : à l'opposé de la glace de couverture 3) est réfléchissante de sorte que les rayons lumineux émis vers l'intérieur du boîtier 2 soient réfléchis en direction de la glace de couverture 3.

La FOLED 11 comprend également, au moins au niveau de l'un de ses bords, une interface de connexion électrique non représentée et coopérant avec des moyens complémentaires ménagés sur le boîtier 2 afin d'assurer son alimentation électrique. Un premier bord latéral vertical 11A de cette FOLED est en outre fixé rigidement au boîtier 2 par l'intermédiaire d'un support 12.

Selon l'invention, le dispositif lumineux 10 comporte en outre un actionneur électromécanique 13 logé à l'intérieur du boîtier 2 et relié à un moteur électrique continu ou pas à pas non représenté.

Cet actionneur 13 comprend un piston 14 monté mobile à coulissement dans une chemise 15 fixée rigidement à ce boîtier 2 et s'étendant selon une direction transversale aux bords latéraux verticaux 11A, 11B de la FOLED 11.

L'extrémité libre de ce piston 14 saillant hors de la chemise 15 est couplée au bord latéral vertical 11B de cette FOLED 11 situé à l'opposée du bord fixe 11A.

Dans la position rétractée du piston 14, ce dernier n'exerce aucun effort sur le bord latéral vertical 11B de sorte que la FOLED 11 occupe sa configuration plane (figure 1) où elle présente, lorsqu'elle est allumée, une luminance uniforme spatialement et angulairement (i.e. orthotrope ou lambertienne).

Ainsi, pour un observateur situé à l'arrière du véhicule (par exemple le conducteur d'un véhicule suiveur), la perception visuelle de la luminosité de la FOLED 11 sera identique quel que soit l'angle d'observation.

Lorsque le piston 14 est entraîné à coulissement par le moteur électrique, il vient exercer un effort transversal sur le bord latéral vertical 11B de sorte à contraindre la FOLED 11 à adopter un profil courbe sensiblement parabolique entraînant une modification de sa distribution lumineuse (figure 2).

Un dispositif de guidage non représentée est avantageusement prévu pour guider l'OLED dans sa déformation afin de s'assurer notamment qu'elle se courbe dans le bon sens.

En l'espèce, la courbure de cette FOLED 11 dont la convexité est ici tournée vers l'extérieur entraine une diminution de sa surface apparente pour un observateur placé dans l'axe du véhicule (par exemple le conducteur d'un véhicule suiveur en ligne droite) et donc une augmentation de sa luminance, cette augmentation étant en outre plus prononcée au niveau de sa zone centrale qui présente donc une luminance plus importante que les deux zones latérales.

En outre, le profil convexe de la FOLED 11 permet d'augmenter le niveau d'intensité lumineuse émis latéralement et reçu par un observateur placé à un angle d'incidence important par rapport à l'axe du véhicule (par exemple le conducteur d'un véhicule suiveur dans un virage serré).

Par contre, la luminance perçue sera plus faible car la surface apparente de la FOLED 11 vue de côté est plus grande.

Le déplacement du piston 14 de l'actionneur 13 (et donc le passage de la FOLED 11 dans sa configuration courbe ou vice-versa) est géré par un module de pilotage non représenté logé dans le bloc optique 1 ou à l'extérieur de ce dernier (ce module pouvant par exemple être intégré à l'ordinateur de bord du véhicule et se présenter sous une forme purement logicielle ou sous une forme combinant une partie matérielle dotée de circuits intégrés avec une partie logicielle).

Ce module de pilotage, couplé (directement ou indirectement) au moteur électrique, est configuré pour déclencher automatiquement le déplacement à translation du piston 14 (et donc le passage de la FOLED 11 dans sa configuration courbe) lors d'un changement du contexte de conduite (par exemple, une modification des conditions de luminosité ou de circulation) et/ou de la survenance de certains événements prédéterminés (par exemple, un freinage d'urgence, la détection d'un danger, ou bien encore l'activation/désactivation du verrouillage centralisé des portes), une animation en mode accueil, des messages en mode circulation, etc.

La figure 3 représente un bloc optique arrière de signalisation hébergeant un dispositif lumineux 10' conforme à une variante de réalisation de l'invention du mode de réalisation décrit ci-avant.

Dans la suite et sur cette figure 3, on a gardé les mêmes références pour les éléments identiques au premier mode de réalisation et on a ajouté un prime pour les éléments similaires. Le dispositif lumineux 10' est semblable au dispositif 10 décrit précédemment si ce n'est :

- que le bord supérieur horizontal 11C de la FOLED 11 est également fixé rigidement au boîtier 2 par l'intermédiaire d'un support 12' ; et

- qu'il comporte en outre un deuxième actionneur électromécanique 13' logé à l'intérieur du boîtier 2 et relié à un moteur électrique continu ou pas à pas non représenté, cet actionneur 13' comprenant un piston 14' monté mobile à coulissement dans une chemise 15' fixée rigidement à ce boîtier 2.

Le piston 14' s'étend selon une direction transversale aux bords horizontaux supérieur 11C et inférieur 11D de la FOLED 11, son extrémité libre saillant hors de la chemise 15' étant couplée au bord inférieur 11D situé à l'opposée du bord fixe 11C.

Dans la position rétractée des pistons 14 et 14', ces derniers n'exercent aucun effort sur les bords latéral 11B et inférieur 11D de sorte que la FOLED 11 occupe sa configuration plane (figure 3).

Lorsque l'un des pistons 14, 14' est entraîné à coulissement, il vient exercer un effort transversal ou vertical sur un bord correspondant 11B, 11D de sorte à contraindre la FOLED 11 à adopter un profil courbe entraînant une modification de sa distribution lumineuse.

Les moteurs électriques entraînant le déplacement des pistons 14,

14' des actionneurs 13 et 13' sont couplés à un module de pilotage configuré pour déclencher automatiquement le déplacement à translation de l'un de ces pistons 14, 14' ou des deux simultanément lors d'un changement du contexte de conduite et/ou de la survenance de certains événements prédéterminés, de sorte à faire adopter différentes configurations courbes à la FOLED 11.

Les figures 4 et 5 représentent un bloc optique arrière de signalisation 100 hébergeant un dispositif lumineux 110 conforme à un deuxième mode de réalisation de l'invention.

Ce dispositif lumineux 110 comporte une pluralité de FOLED rectangulaires 111 (en l'espèce, quatre) agencées verticalement à l'intérieur du boîtier 102 et disposées côte à côte. Les bords supérieurs horizontaux 111C de ces FOLED 111 sont fixés rigidement au boîtier 102 par l'intermédiaire d'un support respectif 112.

Le dispositif 110 comprend également quatre actionneurs 113 logés à l'intérieur du boîtier 102 et reliés à des moteurs électriques non représentés.

Chaque actionneur 113 comprend un axe rotatif 114 s'étendant selon une direction transversale aux bords horizontaux supérieur 111C et inférieur 111D d'une FOLED respective 111, et dont l'extrémité libre est liée rigidement au bord inférieur 111D situé à l'opposée du bord fixe 111C.

L'axe rotatif 114 de chaque actionneur 113 est apte à adopter une première position dans laquelle le bord inférieur 111D de la FOLED correspondante 111 s'étend parallèlement au bord supérieur 111C de sorte que cette FOLED 111 occupe sa configuration plane (figure 4) où elle présente, lorsqu'elle est allumée, une luminance uniforme spatialement et angulairement.

Lorsque cet axe 114 est entraîné à rotation par le moteur électrique auquel il est relié, il contraint le bord inférieur 111D à faire de même de sorte à contraindre la FOLED 111 correspondante à adopter un profil courbe torsadé (figure 5).

Les moteurs électriques sont couplés à un module de pilotage configuré pour déclencher automatiquement la rotation de l'axe 114 de l'un ou de plusieurs actionneurs 113 en simultané lors d'un changement du contexte de conduite et/ou de la survenance de certains événements prédéterminés, de sorte à faire adopter différentes configurations au dispositif lumineux 110.

De nombreux autres modes de réalisation peuvent bien entendu être envisagés dans le cadre de l'invention.

Le nombre de FOLED peut ainsi varier et chacune d'elles peut être associée à un nombre différent d'actionneurs de types différents.

Ces derniers peuvent par exemple être constitués d'un empilement de plaques ou de disques aptes à être dilatés ou comprimés par effet piézoélectrique ou électrostrictif en fonction des matériaux utilisés. Les actionneurs peuvent également être basés sur d'autres principes tels que l'électromagnétisme ou encore l'effet joule.

Le déplacement de certaines portions de la FOLED peut également être empêché dans certaines directions afin de générer des déformations plus complexes de cette dernière (par exemple des formes ondulées) apportant une signature visuelle distinctive.

Les valeurs de luminance associées actuellement aux FOLED (de l'ordre de 2000 cd/m ² ) rendent le dispositif lumineux selon l'invention particulièrement adapté à la réalisation de la fonction feu de position (ou lanterne).

Il est également envisageable d'intégrer au dispositif lumineux selon l'invention des sources lumineuses additionnelles ponctuelles (par exemple des diodes électroluminescentes ou laser) afin d'assurer en combinaison avec la ou les FOLED d'autres fonctions de signalisation comme par exemple la fonction de feu de STOP ou la fonction indicateur de changement de direction.

Le bloc optique logeant le dispositif selon l'invention peut également contenir d'autres dispositifs aptes à réaliser d'autres fonctions d'éclairage et/ou de signalisation telles que par exemple la fonction de feu indicateur de changement de direction, la fonction de feu antibrouillard ou encore la fonction de feu de jour (DRL pour « Daytime running Light » en anglais).