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Title:
OPTICAL DEVICE FOR A MOTOR VEHICLE HAVING A FLAT LIGHT GUIDE APPEARANCE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2021/205084
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an optical device (DO) comprising a translucent screen (EC) extending between an input face (FE) and an output face (FS), having a favoured axis (AP) so that a parallel light beam illuminating the input face (FE) with an incidence along the favoured axis (AP) is refracted into a parallel beam propagating in the screen (EC) directly to the output face (FS), the device (DO) comprising an optical reflector (RL), remote from the screen (EC), designed to reflect a light beam originating from at least one light source into a parallel beam propagating in a direction parallel to the favoured axis (AP) in order to illuminate the input face (FE), a cross-section of the screen (EC) along the favoured axis (AP) having a first dimension, measured along this axis, greater than a second dimension orthogonal to the first dimension at the output face (FS).

Inventors:
VIDEIRA FILIPE (FR)
DESSI BRUNO (FR)
Application Number:
PCT/FR2021/050356
Publication Date:
October 14, 2021
Filing Date:
March 02, 2021
Export Citation:
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Assignee:
PSA AUTOMOBILES SA (FR)
International Classes:
F21S43/14; F21S43/15; F21S43/237; F21S43/239; F21S43/243; F21S43/249; F21S43/251; F21S43/31; F21S43/40
Attorney, Agent or Firm:
FELIERS, Antoine (FR)
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Claims:
8

REVENDICATIONS

1. Dispositif (DO) optique pour véhicule automobile, comprenant un écran (EC) translucide s’étendant entre une face d’entrée (FE) et une face de sortie (FS), présentant un axe privilégié (AP) de sorte qu’un faisceau lumineux parallèle (FP1) éclairant la face d’entrée (FE) avec une incidence suivant l’axe privilégié (AP) est réfracté en un faisceau parallèle (FP2) se propageant dans l’écran (EC) directement jusqu’à la face de sortie (FS), le dispositif (DO) comportant en outre un réflecteur (RL) optique, distant de l’écran (EC), positionné et agencé pour réfléchir un faisceau lumineux (FL1) issu d’au moins une source lumineuse (SL) en un faisceau parallèle (FP1) se propageant suivant une direction parallèle à l’axe privilégié (AP) pour éclairer la face d’entrée (FE), chaque source lumineuse (SL) étant désaxée de l’axe privilégié (AP), une section transversale de l’écran (EC) suivant l’axe privilégié (AP) présentant une première dimension (L), mesurée suivant cet axe, supérieure à une deuxième dimension (H) orthogonale à la première dimension (L) au niveau de la face de sortie (FS).

2. Dispositif (DO) optique selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le réflecteur (RO) présente au moins une surface réfléchissante (SR) formant une portion de paraboloïde dont le foyer est la position pour une source lumineuse (SL).

3. Dispositif (DO) optique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le réflecteur (RO) comporte une pluralité de de surfaces réfléchissantes (SR).

4. Dispositif (DO) optique selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le réflecteur (RL) est métallisé.

5. Dispositif (DO) optique selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la section transversale suivant l’axe privilégié (AP) est de forme sensiblement rectangulaire. 9

6. Dispositif (DO) optique selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la face d’entrée (FE) est plane et sensiblement orthogonale à l’axe privilégié (AP). 7. Dispositif (DO) optique selon l’une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la face de sortie (FS) et/ou la face d’entrée (FE) présentent des prismes et/ou des billages (Bl).

8. Dispositif (DO) optique selon l’une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le dispositif (DO) est conçu pour assurer une fonction photométrique.

9. Phare (P) de véhicule caractérisé en ce qu’il comporte au moins un dispositif (DO) selon l’une des revendications 1à 8, associé à moins une source lumineuse (SL).

10. véhicule caractérisé en ce qu’il comporte au moins un phare (P) selon la revendication 9.

Description:
Description

Titre de l’invention : DISPOSITIF OPTIQUE POUR VÉHICULE AUTOMOBILE

PRESENTANT UN ASPECT DE GUIDE PLAT DE LUMIERE La présente invention revendique la priorité de la demande française 2003557 déposée le 09.04.2020 dont le contenu (texte, dessins et revendications) est ici incorporé par référence.

Le domaine technique concerne les dispositifs optiques comprenant des réflecteurs optiques.

L’invention concerne également les phares de véhicules automobiles équipés de tels dispositifs.

Dans le domaine des véhicules de type automobile, les dispositifs d’éclairage ou de signalisation doivent assurer plusieurs fonctions photométriques, telles que les fonctions réglementaires de recul et d’antibrouillard arrière. De plus en plus fréquemment, ils ont également pour rôle d’assurer une signature lumineuse propre à chaque véhicule et, à cette fin, les constructeurs d’automobiles cherchent à complexifier les formes des surfaces lumineuses offertes par de tels dispositifs et en particulier à affiner les surfaces lumineuses. Cependant, la complexification des surfaces lumineuses ne doit pas dégrader les propriétés photométriques de ces surfaces.

Dans ce contexte, il est de plus en plus courant d’utiliser des guides de lumière de type plat, communément désignés par l’appellation guides plats. Ces guides plats présentent des dimensions, en particulier des épaisseurs, telles qu’elles permettent d’obtenir des phares présentant des surfaces lumineuses relativement fines, ce qui offre beaucoup de possibilités en matière de design.

Un guide plat comporte une face d’entrée et une face de sortie et est conçu pour transférer des photons éclairant la face d’entrée vers ladite face de sortie en vue de les délivrer à l’extérieur. La plupart des rayons lumineux éclairant la face d’entrée du guide plat subissent plusieurs réflexions internes, au niveau des bords du guide plat, pour cheminer le long du guide plat jusqu’à la face de sortie.

Or chaque réflexion interne ne réfléchit pas 100% de l’énergie lumineuse et chaque réflexion interne augmente le chemin optique, augmentant ainsi l’énergie lumineuse absorbée par le guide plat. Enfin, les multiples réflexions internes occasionnent une diffusion importante de la lumière par la face de sortie puisque les rayons lumineux émis par la face de sortie présentent des directions multiples,

FEUILLE DE REMP CE ENT (REGLE 26) Description

« La présente invention revendique la priorité de la demande française 2003557 déposée le 09.04.2020 dont le contenu (texte, dessins et revendications) est ici incorporé par référence. »

Titre de l’invention :

DISPOSITIF OPTIQUE POUR VÉHICULE AUTOMOBILE PRESENTANT UN ASPECT DE

GUIDE PLAT DE LUMIERE

Le domaine technique concerne les dispositifs optiques comprenant des réflecteurs optiques.

L’invention concerne également les phares de véhicules automobiles équipés de tels dispositifs.

Dans le domaine des véhicules de type automobile, les dispositifs d’éclairage ou de signalisation doivent assurer plusieurs fonctions photométriques, telles que les fonctions réglementaires de recul et d’antibrouillard arrière. De plus en plus fréquemment, ils ont également pour rôle d’assurer une signature lumineuse propre à chaque véhicule et, à cette fin, les constructeurs d’automobiles cherchent à complexifier les formes des surfaces lumineuses offertes par de tels dispositifs et en particulier à affiner les surfaces lumineuses. Cependant, la complexification des surfaces lumineuses ne doit pas dégrader les propriétés photométriques de ces surfaces.

Dans ce contexte, il est de plus en plus courant d’utiliser des guides de lumière de type plat, communément désignés par l’appellation guides plats. Ces guides plats présentent des dimensions, en particulier des épaisseurs, telles qu’elles permettent d’obtenir des phares présentant des surfaces lumineuses relativement fines, ce qui offre beaucoup de possibilités en matière de design.

Un guide plat comporte une face d’entrée et une face de sortie et est conçu pour transférer des photons éclairant la face d’entrée vers ladite face de sortie en vue de les délivrer à l’extérieur. La plupart des rayons lumineux éclairant la face d’entrée du guide plat subissent plusieurs réflexions internes, au niveau des bords du guide plat, pour cheminer le long du guide plat jusqu’à la face de sortie. Or chaque réflexion interne ne réfléchit pas 100% de l’énergie lumineuse et chaque réflexion interne augmente le chemin optique, augmentant ainsi l’énergie lumineuse absorbée par le guide plat. Enfin, les multiples réflexions internes occasionnent une diffusion importante de la lumière par la face de sortie puisque les rayons lumineux émis par la face de sortie présentent des directions multiples, 2 résultantes des réflexions internes. La perte de puissance lumineuse est généralement compensée par une utilisation d’un nombre accru de sources lumineuses ou par l’utilisation de LEDs plus puissantes.

Le phénomène d’éclairage diffus est, la plupart du temps, apprécié des designers pour des raisons esthétiques mais peut s’avérer problématique pour la mise en oeuvre de certaines fonctions photométriques qui nécessitent une émission de lumière avec une direction privilégiée.

Comme il vient d’être évoqué, l’utilisation de guides plats appréciés pour les possibilités d’offrir des surfaces lumineuses fines présentent des inconvénients, notamment des rendements optiques insuffisants et une diffusion importante, qui les rendent difficilement compatibles avec certaines fonctions photométriques. Aussi, il existe un besoin d’améliorer les solutions optiques mises en oeuvre pour réaliser les fonctions photométriques très directives, qui nécessitent une émission de lumière suivant un axe précis. En particulièrement il est souhaitable d’améliorer l’aspect visuel et les dimensions des surfaces lumineuses assurant certaines fonctions photométriques, telles que la fonction recul ou anti-brouillard arrière, tout en garantissant le respect des exigences réglementaires.

La présente invention vise à proposer une solution aux problèmes exposés et à améliorer les dispositifs connus.

A cet effet, la présente invention propose un dispositif optique pour véhicule automobile, comprenant un écran translucide s’étendant entre une face d’entrée et une face de sortie, présentant un axe privilégié de sorte qu’un faisceau lumineux parallèle éclairant la face d’entrée avec une incidence suivant l’axe privilégié est réfracté en un faisceau parallèle se propageant dans l’écran directement jusqu’à la face de sortie, le dispositif comportant en outre un réflecteur optique, distant de l’écran, positionné et agencé pour réfléchir un faisceau lumineux issu d’au moins une source lumineuse en un faisceau parallèle se propageant suivant une direction parallèle à l’axe privilégié pour éclairer la face d’entrée, chaque source lumineuse étant désaxée de l’axe privilégié, une section transversale de l’écran suivant l’axe privilégié présentant une première dimension, mesurée suivant cet axe, supérieure à une deuxième dimension orthogonale à la première dimension au niveau de la face de sortie. 3

L’invention concerne également un phare de véhicule caractérisé en ce qu’il comporte au moins un dispositif selon l’invention, associé à moins une source lumineuse.

Ainsi, un dispositif optique selon l’invention permet d’obtenir un phare selon l’invention en l’associant à au moins une source lumineuse. La source lumineuse éclairant le réflecteur optique génère un faisceau lumineux parallèle qui éclaire la face d’entrée de l’écran avec une incidence parallèle à l’axe privilégié. Par construction de l’écran, un faisceau lumineux parallèle éclairant ladite face d’entrée suivant l’axe privilégié est réfracté en un faisceau parallèle se propageant directement jusqu’à la face de sortie, c’est à dire sans réflexion interne. En évitant les réflexions internes, le dispositif optique permet d’éviter les pertes d’énergie lumineuse habituellement observées dans un guide plat et présente donc un rendement optique accru par rapport à un système utilisant un guide plat. Sans réflexion interne, le faisceau parallèle se propageant dans l’écran entre les faces d’entrée et de sortie permet de contrôler la dispersion du faisceau émergeant de la face de sortie.

Le réflecteur conçu pour convertir un faisceau issu d’une source lumineuse délocalisée de l’axe privilégié permet un agencement classique dans un phare de véhicule où lesdites sources ne sont pas positionnées dans l’axe du phare mais sur une platine sensiblement orthogonale à la face de sortie.

Les première et deuxième dimensions de l’écran permettent d’obtenir une face de sortie ayant l’aspect d’une face de sortie obtenue par l’utilisation d’un guide plat. En effet, la longueur suivant le chemin optique parcouru par le faisceau entre les faces d’entrée et de sortie est supérieure à l’épaisseur de l’écran mesurée suivant une direction orthogonale à la direction de l’axe privilégié dans un plan de coupe longitudinal. Ainsi, les dimensions de l’écran sont semblables aux dimensions usuelles d’un guide plat.

Avantageusement, l’écran est constitué d’un guide plat de lumière présentant un tel axe privilégié.

Selon un mode de réalisation de l’invention, le réflecteur présente au moins une surface réfléchissante formant une portion de paraboloïde dont le foyer est la position pour une source lumineuse. Ainsi, un tel réflecteur permet, en positionnant une source lumineuse au foyer de la paraboloïde de révolution 4 d’obtenir un faisceau parallèle, la surface réfléchissante ayant les propriétés optiques d’une parabole de révolution.

Selon une possibilité de l’invention, le réflecteur comporte une pluralité de de surfaces réfléchissantes. Ainsi, le dispositif optique permet d’éclairer la face d’entrée de l’écran avec une pluralité de sources lumineuses, permettant d’obtenir une face de sortie suffisamment lumineuse pour répondre aux exigences réglementaires d’une fonction photométrique.

Avantageusement, le réflecteur est métallisé.

Selon un mode de réalisation, la section transversale suivant l’axe privilégié est de forme sensiblement rectangulaire.

Selon un mode préféré de l’invention, la face d’entrée est plane et sensiblement orthogonale à l’axe privilégié.

Avantageusement, la face de sortie et/ou la face d’entrée présentent des prismes et/ou des billages. L’utilisation de prisme sur la face d’entrée et/ou la face de sortie permet de compenser un galbe de l’écran.

Selon une possibilité, le dispositif est conçu pour assurer une fonction photométrique.

Enfin, l’invention concerne un véhicule caractérisé en ce qu’il comporte au moins un phare selon l’invention. L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif et faite en se référant aux dessins annexés sur lesquels :

[Fig. 1 ] la figure 1 , représente une vue en perspective d’un phare de véhicule selon l’invention, équipé d’un dispositif optique selon l’invention ; [Fig. 2] la figure 2, représente une vue en coupe transversale du phare de la figure 1 selon l’axe AA de la figure 1 ;

[Fig. 3] la figure 3, représente une vue de détails du réflecteur et de l’écran du dispositif de la figure 2.

Dans ces figures, les mêmes références sont utilisées pour désigner les mêmes éléments.

Un phare P pour automobile selon l’invention, illustré sur les figures 1 et 2 comporte un boîtier BO définissant une cavité CA de montage fermée par une glace GL transparente. Dans la cavité CA de montage le phare P comporte au moins une source lumineuse SL, en l’occurrence une pluralité de sources 5 lumineuses SL telle que, par exemple, une pluralité de diodes électroluminescentes (abrégée en LEDs), montée sur une platine électronique PL, illustrées sur la figure 2. Dans le boitier BO est également installé un dispositif DO optique selon l’invention, illustré sur les figures 1 à 3, destiné à réaliser une fonction photométrique.

Le dispositif DO comporte un réflecteur RL optique, illustré sur les figures 2 et 3, ainsi qu’un écran EC translucide visibles sur les figures 1 à 3.

L’écran EC s’étend entre une face d’entrée FE, illustrée sur les figures 2 et 3, et une face de sortie FS, illustrée sur les figures 1 à 3. L’écran EC est réalisé en matière translucide, plus particulièrement en matière plastique moulée ou injectée. L’écran EC est réalisé en matière incolore ou colorée suivant les besoins de la fonction photométrique visée par l’utilisation du dispositif DO.

L’écran EC présente un axe privilégié AP, illustré sur la figure 2 de sorte qu’un faisceau lumineux parallèle FP1 éclairant la face d’entrée FE suivant cet axe privilégié AP est réfracté en un faisceau parallèle FP2 se propageant dans l’écran EC directement jusqu’à la face de sortie FS.

Comme illustré sur la figure 2, l’écran EC présente une section transversale suivant l’axe privilégié AP présentant une première dimension L, mesurée suivant cet axe, supérieure à une deuxième dimension H orthogonale à la première dimension L au niveau de la face de sortie FS. Ainsi, suivant l’axe privilégié AP, la longueur correspondant à la première dimension L est supérieure à l’épaisseur correspondant à la deuxième dimension H. En particulier, comme illustré sur la figure 2, l’écran EC présente une section transversale de forme sensiblement rectangulaire, délimité, d’une part, par les faces d’entrée FE et de sortie FS et, d’autre part, par deux faces parallèles dites supérieure FH et inférieure Fl.

Comme illustré sur la figure 3, l’écran EC forme un bloc B semblable à la forme d’un guide plat GP, visible sur la figure 2. Les faces d’entrée FE et de sortie FS sont sensiblement planes et parallèles entre elles. Les faces d’entrée FE et de sortie FS sont orthogonales à l’axe privilégié AP. Par exemple, la face supérieure FH est sensiblement plane tandis que la face inférieure Fl est incurvée de sorte que l’épaisseur du bloc, mesurée entre les faces supérieure FH et inférieure Fl est variable.

Le bloc B présente une épaisseur maximale correspondant à la deuxième dimension H (mesurée entre les faces supérieure FH et inférieure Fl) limitée par 6 rapport aux autres dimensions, en particulier à la première dimension L, mesurée entre les faces d’entrée FE et de sortie FS.

Comme illustré sur la figure 1 , la face de sortie FS présente des billages Bl afin de procurer des effets optiques à la lumière traversant la face de sortie FS.

Le réflecteur RL optique, illustré sur les figures 2 et 3, est formé d’une pièce monobloc PM réalisée par exemple en matière plastique injectée. La pièce monobloc PM est dimensionnée pour s’étendre au moins en partie en regard de la face d’entrée FE, le long d’un axe BB, illustré sur la figure 3. Le réflecteur RL présente une pluralité de surfaces réfléchissantes SR formant chacune un miroir optique. A cette fin, les surfaces réfléchissantes SR sont, par exemple, recouvertes d’une couche réfléchissante, telle qu’une couche de métal. Alternativement, le réflecteur RL est entièrement métallisé.

Le réflecteur RL est distant de l’écran EC.

Le réflecteur RL est conçu pour réfléchir un faisceau lumineux FL1 issu d’une source lumineuse SL, représentée sur la figure 2, en un faisceau parallèle FP1 . Dans le phare P, le réflecteur RL est positionné et orienté afin que le faisceau parallèle FP1 éclaire la face d’entrée FE suivant une incidence parallèle à l’axe privilégié AP de l’écran EC. Le réflecteur RL est adapté à la source lumineuse SL désaxée de l’axe privilégié AP. A cette fin, chaque surface réfléchissante SR forme une portion de paraboloïde dont le foyer correspond à la position d’une source lumineuse SL.

Une fois positionné dans le phare P, l’axe privilégié AP du dispositif DO correspond à un axe longitudinal avant /arrière d’un véhicule susceptible d’être équipé du phare P.

Le réflecteur RL présente avantageusement des moyens de fixation tels qu’une zone de fixation ZF permettant de fixer le réflecteur RL dans le phare P, par exemple, par vissage ou fixation quart de tour.

Le phare P comporte en outre un masque MO, illustré sur la figure 2, conçu pour empêcher qu’un rayon lumineux ne traverse la glace GL transparente sans avoir traversé l’écran EC. Le masque MO est positionné entre le réflecteur RL et la glace GL. L’écran EC traverse le masque MO à l’aide d’une ouverture OV (figure 2) ménagée dans le masque MO, le pourtour de l’ouverture OV du masque MO épousant le contour de l’écran EC. Sur l’exemple illustré sur la figure 2, le guide plat GP traverse également le masque MO, de la même manière que l’écran EC. 7

Ainsi, lorsque les sources lumineuses SL du phare P selon l’invention émettent de la lumière, elles éclairent chaque surface réfléchissante SR. Les sources lumineuses SL étant positionnées aux foyers respectifs de chaque surface réfléchissante SR, la lumière réfléchie par lesdites surfaces réfléchissantes forment des faisceaux parallèles FP1 qui éclairent la face d’entrée FE de l’écran EC suivant son axe privilégié AP. Chaque faisceau parallèle FP1 est ainsi réfracté par la face d’entrée FE dans l’écran EC en un faisceau parallèle FP2 se propageant jusqu’à la face de sortie FS. Suivant la forme de la face de sortie FS, la lumière émise par celle-ci est une pluralité de faisceau lumineux parallèles compatibles avec une fonction photométrique directive. La perception d’un observateur regardant la face de sortie FS émettant de la lumière est comparable, visible à travers la glace GL, présente l’aspect visuel d’une surface d’un guide plat GP mais avec une intensité lumineuse accrue.

Le dispositif DO selon l’invention permet donc d’obtenir des fonctions photométriques directives ayant un aspect semblable à un système mettant en œuvre un guide plat GP avec toutefois un rendement optique amélioré.

L’invention ne se limite pas au mode de réalisation du dispositif optique décrit ci- avant, seulement à titre d’exemple, mais d’autres modes de réalisation peuvent être conçus par l’homme de métier sans sortir du cadre et de la portée de la présente invention.