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EP1610057A1 - Module d'éclairage pour véhicule automobile et projecteur comportant un tel module - Google Patents

Module d'éclairage pour véhicule automobile et projecteur comportant un tel module Download PDF

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Publication number
EP1610057A1
EP1610057A1 EP05291309A EP05291309A EP1610057A1 EP 1610057 A1 EP1610057 A1 EP 1610057A1 EP 05291309 A EP05291309 A EP 05291309A EP 05291309 A EP05291309 A EP 05291309A EP 1610057 A1 EP1610057 A1 EP 1610057A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
reflector
module
arc
lens
modules
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP05291309A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP1610057B1 (fr
Inventor
Pierre Albou
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Valeo Vision SAS
Original Assignee
Valeo Vision SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Vision SAS filed Critical Valeo Vision SAS
Priority to PL05291309T priority Critical patent/PL1610057T3/pl
Publication of EP1610057A1 publication Critical patent/EP1610057A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP1610057B1 publication Critical patent/EP1610057B1/fr
Not-in-force legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/40—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by screens, non-reflecting members, light-shielding members or fixed shades
    • F21S41/43—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by screens, non-reflecting members, light-shielding members or fixed shades characterised by the shape thereof
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/20—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by refractors, transparent cover plates, light guides or filters
    • F21S41/25—Projection lenses
    • F21S41/26—Elongated lenses
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/30—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by reflectors
    • F21S41/32—Optical layout thereof
    • F21S41/321—Optical layout thereof the reflector being a surface of revolution or a planar surface, e.g. truncated
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/30—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by reflectors
    • F21S41/32—Optical layout thereof
    • F21S41/36—Combinations of two or more separate reflectors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/30—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by reflectors
    • F21S41/32—Optical layout thereof
    • F21S41/36—Combinations of two or more separate reflectors
    • F21S41/365—Combinations of two or more separate reflectors successively reflecting the light
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]

Definitions

  • the invention relates to a lighting module for a projector of motor vehicle, capable of giving, in particular, a beam of light to cut. It concerns in particular a module of the kind of those who have a concave reflector, at least one light source arranged in the concavity of the reflector to illuminate at least upwards, and a lens located in front of the reflector and the light source, the reflector being associated with a flat plate, in particular horizontal, whose face upper is reflective to fold the beam from the reflector, said plate having a front end edge adapted to form the cut in the lighting beam.
  • Such a lighting module is known for example from EP-A-1 357 334 which shows a reflector constituted by a coupled elliptical mirror with a lens of revolution around the optical axis.
  • the lens has a circular contour located in a vertical plane, orthogonal to the optical axis. If you want to assemble several modules side by side, contour lenses circular will be tangent to a point with a space that is not used between the contours. You can insert corners between the circular contours, but these are dark areas to create an apparent surface additional unnecessary. Alternatively, we can cut or enlarge the lenses in square or hexagon to assemble them by putting in contact cut faces. By operating in this way, a surface loss is created illuminating.
  • a projector made with such a module assembly gives the impression of a plurality of boxes. So not only the collection of light is not optimal, but an observer will perceive the plurality of different light sources through the lenses, which is not satisfying for the style, especially when the light sources are numerous, in particular constituted by diodes.
  • a first object of the invention is to provide a module that can be assembled with similar modules in a continuous way, with a minimum of light loss, and without it being possible to distinguish light sources located inside a projector.
  • the lens is stigmatic.
  • the Cutting of the lighting beam is only clear along the optical axis of the projector. This is even more noticeable with a module whose source light is constituted by a light-emitting diode, such a module having a low focal length; the cutoff of the lighting beam is blurred on edges. With a very wide lighting beam, there is no break net across the entire width. Another object of the invention is to improve the sharpness of the cut along the width of the beam.
  • the invention therefore aims, above all, to provide a lighting module of the defined above which no longer has, or to a lesser degree, the disadvantages mentioned above.
  • the object of the invention is in particular to provide a lighting beam in three dimensions, with a minimum of distortions, especially in barrel.
  • a lighting module for a projector of motor vehicle is characterized in that that the reflector is determined to transform a wave surface spherical source from a wave surface down to a arc of a circle located in the plane of the plate, and in that the lens is revolution about an axis substantially orthogonal to the plane of the plate and passing through the center of said arc.
  • the reflector and the lens according to the invention are designed such so that the reflector provides the horizontal distribution of the beam while the lens ensures the cutting of the beam and the vertical distribution without interfere with the horizontal distribution established by the reflector.
  • the reflector is determined by the choice of the radius of the arc of circle, the distance from the source to the center of the arc, and the distance from the source to the top of the reflector in the plane of the arc of circle.
  • the plane of the plate passes substantially through the center of the source, which is advantageously substantially punctual.
  • the surface of the reflector is such that light rays coming from the source and falling at points located on a curve formed by the intersection of the surface of the reflector and a plane vertical passing through the center of the arc of a circle, but separated from the source, are reflected by the surface of the reflector in this vertical plane so as to converge at a point formed by the intersection of said vertical plane and the arc of circle.
  • the reflective plate or "bender” is constituted by a part of disk having for edge the arc of circle.
  • the invention also relates to a projector formed of a assembly of several modules as defined above.
  • a lighting module 1 for a motor vehicle headlight clean to give a light beam cut.
  • This module 1 includes a concave reflector 2, at least one light source S arranged in the concavity of the reflector to illuminate at least upwards, and a lens 3 located in front of the light source S and the reflector 2, in the direction of propagation of the light beam.
  • the reflector 2 is associated with a flat plate 4 in particular horizontal as shown in FIG. 1.
  • the plan of this plate 4 goes from preferably, but not necessarily, substantially by the center of the light source S.
  • the reflector 2 is located above the plate 4 and the upper face of the plate 4 is reflective to fold the beam of rays coming from the reflector 2, as explained in particular in EP-A-1 357 334.
  • the reflective plate 4 is frequently called "folding" and it has a clean front end edge to form the cut in the lighting beam.
  • the cut is horizontally and the area illuminated by the beam from the spotlight 1 is located below a horizontal line.
  • the light source S is advantageously substantially punctual, especially formed by a light emitting diode wrapped by a globe or hemispherical capsule, this diode presenting a light distribution axis substantially orthogonal to the flat plate 4, and lighting up.
  • the reflector 2 is determined to transform a spherical wave surface from the source into a surface wavelength reducing to an arc A in the plane of the plate 4, and the lens 3 is of revolution about an axis Z orthogonal to the plane of the plate 4 and passing through the center C of the arc A.
  • a suitable reflector 2 satisfying the stated conditions previously, is unique for a given choice of the radius R of the arc of circle A, the distance from the source S to the center C of the arc A, and the distance f from S to the vertex 5 of the reflector in the plane of the arc of a circle A.
  • the top 5 of the reflector corresponds to the point of intersection of the axis Y-Y optical module with the reflector, which optical axis is confused with the line passing through C and S.
  • the spherical wave surface from the source can be reduce to a point S as illustrated in FIG. 2.
  • the characteristics of the reflector 2 are exposed with reference at Fig. 2 on which the reflector 2 has only been partially represented.
  • Fig. 2 The characteristics of the reflector 2 are exposed with reference at Fig. 2 on which the reflector 2 has only been partially represented.
  • the intersection of the reflector 2 by the plane V is constituted by a curve 6 partially shown. Two points m1 and m2 of this curve 6 constitute common points, any of the surface of the reflector 2.
  • the radii incidents i1 and i2 are reflected along rays k1 and k2 which are all two located in the vertical plane V.
  • the reflected rays k1 and k2 converge at a point P formed by the intersection of the vertical plane V and the arc circle A.
  • Each point P of the arc A will behave like a new light source giving rise to a wave surface whose cut by the plane V is a circle 7 of radius r which increases proportionally with time.
  • the lens 3 constitutes a volume of revolution around the axis vertical Z.
  • the intersection of the plane of the arc A with the entrance surface 3E1 of the lens 3 is formed by a portion of circumference 8 likewise center C as the arc A, but whose radius is greater than R.
  • the light rays k1, k2 returned by the reflector 2 fall in P on the edge of the reflective plate 4 or "folder", and are therefore returned in directions q1, q2 remaining in the vertical plane V impact.
  • the rays q1, q2 fall in n1, n2 on the input surface 3E1 of the lens. Normals at the surface 3E1 at points n1, n2 are in the vertical plane V which contains the light rays q1, q2.
  • the Rays refracted t1, t2, in the lens remain in the same plane V, as well as the rays u1, u2 which exit through the output face 3ES of the lens.
  • the reflective plate 4 or "folding" is formed by a part of a disc having the edge of the arc of circumference A.
  • This plate reflecting reflector extends under the concave mirror forming the reflector 2.
  • the limit 9 (Fig.3) to source S only depends on practical considerations of passage of the light from the source S.
  • This limit 9 is formed by example, on both sides of an angle whose concavity is turned towards the center C, this angle generally admitting as bisecting plane the plane vertical passing through the optical axis CS.
  • the light source S is preferably constituted by a diode electroluminescent emitting upwards in the upper half-sphere.
  • the source S is not perfectly punctual and light rays (not shown between the source S and the vicinity of P) will be shifted beyond the edge A and continue their journey straight on q'1, q'2 without being folded by the plate 4 they do not meet.
  • Fig.4 is a lens section of the 3 by a plane containing the vertical axis Z and the CS optical axis intersecting point to the arc A.
  • the curve E1 of the input face of the lens in the plane of section of Fig.4 has an influence on the sharpness of the cut.
  • This curve E1 is chosen so that the cutoff of the lighting beam is made clear and the best possible, even for a wide beam.
  • This curve E1 is advantageously formed by a portion of circumference whose center is situated on the right joining source S and center C; this portion of circumference E1 turns its convexity inwards that is to say towards the center C as shown in Fig.4.
  • the ends of the curve E1 can to be curved in a more pronounced way.
  • the section of the lens is limited to the outside by a curve ES substantially in hat constable, that is to say having a central rounded hump whose convexity is turned outwards, which is extended on each side by an inflected zone becoming concave towards the outside.
  • the angle ⁇ (Fig.2) of opening of the reflector 2, symmetrical by vertical plane passing through the optical axis CS, has a maximum value determined by the angle formed between the straight lines joining point C to intersections of the arc A with the reflector 2 in the plane of the plate 4.
  • the width of the light beam coming out of the module depends mainly from this angle ⁇ but also from other parameters, especially the source-to-vertex distance, because of their influence on the size of the images.
  • the lens 3 tends to a cylindrical lens and the beam (everything else being equal) tends towards the most intense spot allowed by the luminance of the source and the apparent surface.
  • the ES curve of the exit face is constructed so that, in the plane considered (plane passing through the axis of revolution CZ), the lens 3 is stigmatic between the point a and infinity; in other words, a beam of diverging light rays coming from the point a becomes, at the output of the curve ES, a beam parallel to the optical axis CS.
  • the distance between the point a and the vertex of the curve E1 on the optical axis CS is a parameter; this distance is called the draw T of the lens.
  • the height H of the lens depends on it, on the assumption that the lens is constructed so as to recover all the possible luminous flux.
  • the center C of the arc circle A is located behind the source S according to the direction of propagation the light beam from the module; in this case, the curvature of the edge of the Folder 4, formed by the arc A circle turns its convexity forward following the direction of propagation of the light beam.
  • the end faces 3Ld, 3Lg (FIG. 1) of the lens 3 are flat and located in the extreme planes passing through CZ, with opening angle ⁇ .
  • Fig.5 illustrates the realization of a projector L by assembly side to coast of identical modules 1a, for example three modules, for which the radius R is infinite so that the arc becomes a rectilinear segment.
  • the lenses 3a of each module are in the extension of one another to form a kind of rectilinear bar orthogonal to the optical axes parallel represented by arrows.
  • Fig.6 is a diagram of an Lb projector obtained by assembling several modules, in particular four, having a positive radius R (FIGS. 1 to 4), but whose value decreases in one direction, from right to left on Fig.6.
  • the first module 1b has an infinite radius R; the following module 1 c a a smaller radius R and the center Cc of the module 1c is located on a boundary (left in the example) of module 1b, and so on: the next module 1 d has a radius R lower than that of the module 1 c and the center Cd of the module 1 d is located on the left angular boundary of module 1c. Finally, the module 1 e extreme has the smallest radius R and its center This is located on the boundary left angle of module 1d.
  • the optical axes of the successive modules represented by arrows, have a progressive inclination with respect to the optical axis of the first module 1 b.
  • the surface formed by the assembly of the lenses 3b, 3c, 3d, 3e is continuous and differentiable.
  • the Lb projector of Fig.6 can be a DBL ("Dynamic Bending Light” or “dynamic cornering light”) with a successive ignition of the light sources of the modules 1 b ... 1 e to follow a turn.
  • Fig.7 shows another type of Lc projector obtained by assembly of three modules 1f, 1g, 1h.
  • the two side modules 1f, 1g have a positive radius of curvature in the sense of the embodiment of FIGS. 1 to 4, while the middle module 1 h has a negative radius R which leads to a reverse curvature of the lens 3h.
  • the curve formed by the assembly lenses then have a wavy shape.
  • the optical axes of the three Fig.7 modules are parallel, always represented by arrows.
  • Fig. 8 is a schematic plan view of a projector comprising at least one assembly of two modules 1 g and 1 h juxtaposed.
  • the module 1 g has a positive radius of curvature and the other 1 h has a radius of negative curvature with inverse curvature of the lens 3h.
  • Reflectors 2g, 2h and the folders 4g, 4h were schematized.
  • the arc of circle A for the module 1 g has its center in C, on the left of the figure while the arc of concave circle A1 has its center in C1 on the right of Fig.8.
  • the assembly Fig.8 is a basic motif that can be repeated several times by juxtaposition.
  • the 3h lens which is concave on its exit face ensures the spot that is, the concentrated area of the light beam, while the 3g lens forward convex ensures lateral spreading, as does the 3f lens of Fig.7.
  • the lighting modules according to the invention therefore offer opportunities for complex associations that favor the creation of original style, and the implementation of a plurality of modules.
  • the invention does not distinguish juxtaposed modules or sources light-emitting diodes, in particular light-emitting diodes modules.
  • the observer therefore has the impression of a unique whole.
  • Fig.9 shows a network of isolux curves obtained on a screen with determined distance of a module according to the invention having an infinite radius R. he appears that the curves are all located below a line horizontal cut particularly sharp.
  • Fig. 10 corresponds to a convex lighting module such as that of Fig.1 to 4 or such that the modules 1f, 1g of Fig.7.
  • the cut is also sharp with all curves below a horizontal line; the luminous flux is a little more spread down and on both sides of the plane median vertical.
  • Fig.11 illustrates the isolux curves obtained with a radius module Negative R, such as the 1 h module of Fig.7 and Fig.8. Cutoff sharpness is retained. The isolux are a little less angularly spread than on Fig.10.
  • this point source may be constituted by a laser dot or a very small side diode. Because it is a verification, it is not necessary to use a power source of larger dimensions.
  • f is the distance from source S to vertex 5 of the reflector (pseudo-focal).
  • the origin of the marker is placed in S
  • the y-axis is CS
  • the axis x is located in the plane of the plate 4 and is orthogonal to the y-axis.
  • the z axis is orthogonal to the plane of the plate 4 and passes through the point S.
  • the coordinates of the center C, in the reference are, according to the axes of x, y and z: Cx, Cy, 0.
  • the current point m of the surface 2 of the reflector is located on a direction defined by a longitude ⁇ and a latitude ⁇ .
  • the absolute value of the The vector radius of the point m is denoted by ⁇ .
  • ⁇ and ⁇ are intermediate variables.
  • ⁇ and ⁇ are the variables of the parametric equation of the surface.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)
  • Lighting Device Outwards From Vehicle And Optical Signal (AREA)

Abstract

L'invention concerne un module d'éclairage comportant un réflecteur concave (2), au moins une source lumineuse (S) disposée dans la concavité du réflecteur pour éclairer au moins vers le haut, et une lentille (3) située en avant du réflecteur et de la source lumineuse. Le réflecteur est associé à une plaque plane (4) dont la face supérieure est réfléchissante pour replier le faisceau provenant du réflecteur, ladite plaque comportant un bord d'extrémité avant propre à former la coupure dans le faisceau d'éclairage. Le réflecteur (2) est déterminé pour transformer une surface d'onde sphérique provenant de la source (S) en une surface d'onde se ramenant à un arc de cercle (A) situé dans le plan de la plaque (4), et la lentille (3) est de révolution autour d'un axe (Z) orthogonal au plan de la plaque et passant par le centre (C) dudit arc de cercle. <IMAGE>

Description

L'invention est relative à un module d'éclairage pour projecteur de véhicule automobile, apte à donner, notamment, un faisceau lumineux à coupure. Elle concerne notamment un module du genre de ceux qui comportent un réflecteur concave, au moins une source lumineuse disposée dans la concavité du réflecteur pour éclairer au moins vers le haut, et une lentille située en avant du réflecteur et de la source lumineuse, le réflecteur étant associé à une plaque plane, notamment horizontale, dont la face supérieure est réfléchissante pour replier le faisceau provenant du réflecteur, ladite plaque comportant un bord d'extrémité avant propre à former la coupure dans le faisceau d'éclairage.
Un tel module d'éclairage est connu par exemple d'après EP-A-1 357 334 qui montre un réflecteur constitué par un miroir elliptique couplé avec une lentille de révolution autour de l'axe optique. Vue de face, la lentille a un contour circulaire situé dans un plan vertical, orthogonal à l'axe optique. Si l'on veut assembler plusieurs modules côte à côte, les lentilles à contour circulaire seront tangentes en un point avec un espace qui n'est pas utilisé entre les contours. On peut insérer des coins entre les contours circulaires, mais il s'agit de zones sombres pour créer une surface apparente supplémentaire inutile. En variante, on peut découper ou agrandir les lentilles en carré ou en hexagone pour les assembler en mettant en contact des faces découpées. En opérant de la sorte, on crée une perte de surface éclairante.
Un projecteur réalisé avec un tel assemblage de modules donne l'impression d'une pluralité de boítes. Ainsi non seulement la collecte de lumière n'est pas optimale, mais un observateur percevra la pluralité des différentes sources lumineuses au travers des lentilles, ce qui n'est pas satisfaisant pour le style, notamment lorsque les sources lumineuses sont nombreuses, en particulier constituées par des diodes.
Un premier but de l'invention est de fournir un module qui puisse être assemblé avec des modules semblables d'une manière continue, avec un minimum de perte de lumière, et sans que l'on puisse distinguer les sources lumineuses situées à l'intérieur d'un projecteur.
De plus, avec un réflecteur elliptique, la lentille est stigmatique. La coupure du faisceau d'éclairage ne se trouve nette que suivant l'axe optique du projecteur. Ceci est encore plus sensible avec un module dont la source lumineuse est constituée par une diode électroluminescente, un tel module présentant une faible focale ; la coupure du faisceau d'éclairage est floue sur les bords. Avec un faisceau d'éclairage très large, il n'y a pas de coupure nette sur toute la largeur. Un autre but de l'invention est d'améliorer la netteté de la coupure suivant la largeur du faisceau.
L'invention vise donc, surtout, à fournir un module d'éclairage du genre défini précédemment qui ne présente plus, ou à un degré moindre, les inconvénients rappelés ci-dessus. L'invention vise en particulier à réaliser un faisceau d'éclairage en trois dimensions, avec un minimum de distorsions, notamment en tonneau.
Selon l'invention, un module d'éclairage pour projecteur de véhicule automobile, du genre défini précédemment, est caractérisé en ce que le réflecteur est déterminé pour transformer une surface d'onde sphérique provenant de la source en une surface d'onde se ramenant à un arc de cercle situé dans le plan de la plaque, et en ce que la lentille est de révolution autour d'un axe substantiellement orthogonal au plan de la plaque et passant par le centre dudit arc de cercle.
Le réflecteur et la lentille selon l'invention sont conçus de telle sorte que le réflecteur assure la répartition horizontale du faisceau tandis que la lentille assure la coupure du faisceau et la répartition verticale sans interférer sur la répartition horizontale établie par le réflecteur.
Le réflecteur est déterminé par le choix du rayon de l'arc de cercle, de la distance de la source au centre de l'arc de cercle, et de la distance de la source au sommet du réflecteur dans le plan de l'arc de cercle.
De préférence, le plan de la plaque passe sensiblement par le centre de la source, laquelle est avantageusement sensiblement ponctuelle.
Selon une autre définition, la surface du réflecteur est telle que des rayons lumineux issus de la source et tombant en des points situés sur une courbe formée par l'intersection de la surface du réflecteur et d'un plan vertical passant par le centre de l'arc de cercle, mais écarté de la source, sont réfléchis par la surface du réflecteur dans ce plan vertical de manière à converger en un point formé par l'intersection dudit plan vertical et de l'arc de cercle.
De préférence, la plaque réfléchissante ou "plieuse" est constituée par une partie de disque ayant pour bord l'arc de cercle.
L'invention concerne également un projecteur formé d'un assemblage de plusieurs modules tels que définis précédemment.
L'invention consiste, mises à part les dispositions exposées ci-dessus, en un certain nombre d'autres dispositions dont il sera plus explicitement question ci-après à propos d'exemples de réalisation décrits avec référence aux dessins annexés, mais qui ne sont nullement limitatifs. Sur ces dessins :
  • Fig. 1 est une vue schématique simplifiée en perspective d'un module selon l'invention.
  • Fig. 2 est un schéma en perspective, sous un autre angle, avec parties coupées ou arrachées, et à plus grande échelle, du module selon l'invention, avec représentation de trajets de rayons lumineux.
  • Fig. 3 est un schéma en perspective simplifié, à échelle différente, illustrant principalement la plieuse.
  • Fig. 4 est une coupe schématique verticale passant par l'axe optique illustrant la section transversale de la lentille.
  • Fig. 5 est une vue schématique en plan d'un projecteur avec trois modules juxtaposés d'axes optiques parallèles.
  • Fig. 6 est une vue schématique en plan d'un projecteur avec quatre modules juxtaposés, avec des axes optiques à inclinaison progressive.
  • Fig. 7 est une vue schématique en plan d'un projecteur avec trois modules juxtaposés d'axes optiques parallèles, dans lequel la lentille du module central présente une courbure en sens inverse de celle des lentilles latérales.
  • Fig. 8 est un schéma en plan de deux modules juxtaposés avec courbure en sens inverse.
  • Fig. 9 montre un réseau de courbes isolux obtenu avec un module selon l'invention, dont le rayon de l'arc de cercle est infini.
  • Fig. 10 montre un réseau de courbes isolux obtenu avec un module convexe selon l'invention et
  • Fig. 11 montre un réseau de courbes isolux obtenu avec un module concave selon l'invention.
    • En se reportant à Fig. 1, on peut voir, schématiquement représenté, un module d'éclairage 1 pour projecteur de véhicule automobile, propre à donner un faisceau lumineux à coupure. Ce module 1 comporte un réflecteur concave 2, au moins une source lumineuse S disposée dans la concavité du réflecteur pour éclairer au moins vers le haut, et une lentille 3 située en avant de la source lumineuse S et du réflecteur 2, selon le sens de propagation du faisceau lumineux.
    Le réflecteur 2 est associé à une plaque plane 4 notamment horizontale comme représenté sur Fig. 1. Le plan de cette plaque 4 passe de préférence, mais pas nécessairement, sensiblement par le centre de la source lumineuse S. Le réflecteur 2 est situé au-dessus de la plaque 4 et la face supérieure de la plaque 4 est réfléchissante pour replier le faisceau de rayons provenant du réflecteur 2, comme expliqué notamment dans EP-A-1 357 334. La plaque 4 réfléchissante est appelée fréquemment "plieuse" et elle comporte un bord d'extrémité avant propre à former la coupure dans le faisceau d'éclairage. Lorsque la plaque 4 est horizontale, la coupure est horizontale et la zone éclairée par le faisceau provenant du projecteur 1 est située au-dessous d'une ligne horizontale. En inclinant le plan de la plaque 4, ou d'une partie de cette plaque, par rapport au plan horizontal on peut incliner la ligne de coupure par rapport à une direction horizontale en inclinant la lentille du même angle.
    La source lumineuse S est avantageusement sensiblement ponctuelle, notamment formée par une diode électroluminescente enveloppée par un globe ou capsule hémisphérique, cette diode présentant un axe de diffusion lumineuse sensiblement orthogonal à la plaque plane 4, et éclairant vers le haut.
    Selon l'invention, le réflecteur 2 est déterminé pour transformer une surface d'onde sphérique, provenant de la source, en une surface d'onde se ramenant à un arc de cercle A situé dans le plan de la plaque 4, et la lentille 3 est de révolution autour d'un axe Z orthogonal au plan de la plaque 4 et passant par le centre C de l'arc de cercle A.
    Un réflecteur 2 convenable, satisfaisant aux conditions énoncées précédemment, est unique pour un choix déterminé du rayon R de l'arc de cercle A, de la distance de la source S au centre C de l'arc de cercle A, et de la distance f de S au sommet 5 du réflecteur dans le plan de l'arc de cercle A. Le sommet 5 du réflecteur correspond au point d'intersection de l'axe optique Y-Y du module avec le réflecteur, lequel axe optique est confondu avec la droite passant par C et S.
    La surface d'onde sphérique provenant de la source peut se réduire à un point S comme illustré sur Fig. 2.
    Les caractéristiques du réflecteur 2 sont exposées avec référence à Fig. 2 sur laquelle le réflecteur 2 n'a été que partiellement représenté. On considère un plan vertical V passant par le point C et l'axe Z mais écarté de la source S, laquelle est donc hors du plan V. L'intersection du réflecteur 2 par le plan V est constituée par une courbe 6 partiellement représentée. Deux points m1 et m2 de cette courbe 6 constituent des points courants, quelconques, de la surface du réflecteur 2.
    On considère deux rayons lumineux i1, i2 provenant de la source S et tombant respectivement en m1 et m2 contre la surface intérieure réfléchissante du réflecteur 2. Les rayons i1 et i2 ne se trouvent pas dans le plan V puisque S est hors de ce plan.
    Avec le réflecteur 2 tel que défini précédemment, les rayons incidents i1 et i2 sont réfléchis suivant des rayons k1 et k2 qui sont tous les deux situés dans le plan vertical V. En outre, les rayons réfléchis k1 et k2 convergent en un point P formé par l'intersection du plan vertical V et de l'arc de cercle A.
    Ces propriétés sont conservées quel que soit le point m considéré sur la courbe 6, et quelle que soit l'orientation angulaire d'un plan vertical V passant par CZ.
    Chaque point P de l'arc A va se comporter comme une nouvelle source lumineuse donnant naissance à une surface d'onde dont la coupe par le plan V est un cercle 7 de rayon r qui augmente proportionnellement au temps.
    Le chemin optique depuis la source S jusqu'au point P passant par le point courant m1, ou m2 de la courbe 6 est constant : Sm1 + m1P = Sm2 + m2P = constante.
    La lentille 3 constitue un volume de révolution autour de l'axe vertical Z. L'intersection du plan de l'arc de cercle A avec la surface d'entrée 3E1 de la lentille 3 est formée par une portion de circonférence 8 de même centre C que l'arc A, mais dont le rayon est supérieur à R.
    Les rayons lumineux k1, k2 renvoyés par le réflecteur 2 tombent en P sur le bord de la plaque réfléchissante 4 ou "plieuse", et sont donc renvoyés suivant des directions q1, q2 en demeurant dans le plan vertical V d'incidence. Les rayons q1, q2 tombent en n1, n2 sur la surface d'entrée 3E1 de la lentille. Les normales à la surface 3E1 aux points n1, n2 se trouvent dans le plan vertical V qui contient les rayons lumineux q1, q2. Les rayons réfractés t1, t2, dans la lentille, restent dans le même plan V, ainsi que les rayons u1, u2 qui sortent par la face de sortie 3ES de la lentille.
    La plaque réfléchissante 4 ou « plieuse » est formée par une partie d'un disque ayant pour bord l'arc de circonférence A. Cette plaque réfléchissante s'étend sous le miroir concave formant le réflecteur 2. La limite 9(Fig.3) vers la source S ne dépend que de considérations pratiques de passage de la lumière issue de la source S. Cette limite 9 est formée, par exemple, par les deux côtés d'un angle dont la concavité est tournée vers le centre C, cet angle admettant généralement comme plan bissecteur le plan vertical passant par l'axe optique CS.
    La source lumineuse S est constituée de préférence par une diode électroluminescente émettant vers le haut, dans la demi sphère supérieure.
    En réalité, la source S n'est pas parfaitement ponctuelle et des rayons lumineux (non représentés entre la source S et le voisinage de P) vont être décalés au-delà du bord A et continuer leur trajet tout droit en q'1, q'2 sans être repliés par la plaque 4 qu'ils ne rencontrent pas.
    Fig.4 est une section de la lentille 3 par un plan passant par l'axe vertical Z et par l'axe optique CS qui coupe au point a l'arc de cercle A.
    La courbe E1 de la face d'entrée de la lentille dans le plan de section de Fig.4 a une influence sur la netteté de la coupure. Cette courbe E1 est choisie pour que la coupure du faisceau d'éclairage soit rendue nette et la meilleure possible, même pour un faisceau large. Cette courbe E1 est avantageusement formée par une portion de circonférence dont le centre est situé sur la droite joignant la source S et le centre C; cette portion de circonférence E1 tourne sa convexité vers l'intérieur c'est-à-dire vers le centre C comme illustré sur Fig.4. Les extrémités de la courbe E1 peuvent être incurvées d'une manière plus prononcée. La section de la lentille est limitée vers l'extérieur par une courbe ES sensiblement en chapeau de gendarme, c'est-à-dire présentant une bosse arrondie centrale dont la convexité est tournée vers l'extérieur, qui se prolonge de chaque côté par une zone infléchie devenant concave vers l'extérieur.
    Le trajet d'un rayon lumineux q3 issu du point a est représenté. Ce rayon q3 tombe en un point n3 sur la courbe E1 et se réfracte en t3 pour sortir par la face ES suivant u3.
    L'angle Ω (Fig.2) d'ouverture du réflecteur 2, symétrique par rapport au plan vertical passant par l'axe optique CS, a une valeur maximale déterminée par l'angle formé entre les droites joignant le point C aux intersections de l'arc de cercle A avec le réflecteur 2 dans le plan de la plaque 4.
    La largeur du faisceau lumineux sortant du module dépend principalement de cet angle Ω mais aussi d'autres paramètres, notamment la distance source-sommet, en raison de leur influence sur la taille des images.
    Lorsque le rayon R de l'arc de cercle A tend vers l'infini, la lentille 3 tend vers une lentille cylindrique et le faisceau (tout étant égal par ailleurs) tend vers le spot le plus intense permis par la luminance de la source et la surface apparente. On est alors équivalent optiquement à la combinaison d'un ellipsoïde et d'une lentille stigmatique point infini, mais avec des aberrations plus faibles dans le champ selon l'invention.
    L'exemple particulier de portion de circonférence donné pour la courbe E1 n'est pas limitatif. E1 peut être une courbe quelconque.
    La courbe ES de la face de sortie est construite de telle sorte que, dans le plan considéré (plan passant par l'axe de révolution CZ), la lentille 3 soit stigmatique entre le point a et l'infini ; autrement dit un faisceau de rayons lumineux divergent issu du point a devient, en sortie de la courbe ES, un faisceau parallèle à l'axe optique CS.
    La distance entre le point a et le sommet de la courbe E1 sur l'axe optique CS est un paramètre ; cette distance est appelée tirage T de la lentille. Pour un réflecteur 2 donné, la hauteur H de la lentille en dépend, dans l'hypothèse où la lentille est construite de manière à récupérer tout le flux lumineux possible.
    Selon l'exemple de réalisation des Figs.1 à 4, le centre C de l'arc de cercle A est situé en arrière de la source S suivant le sens de propagation du faisceau lumineux issu du module ; dans ce cas, la courbure du bord de la plieuse 4, formée par l'arc de cercle A tourne sa convexité vers l'avant suivant le sens de propagation du faisceau lumineux.
    Si le centre C1 (Fig.8) de l'arc de cercle A1 est situé au-delà de la source lumineuse S1 dans le sens de propagation du faisceau, la courbure du bord A1 de la plieuse change de signe et tourne sa concavité vers l'avant. Toutes les explications fournies précédemment restent vraies.
    Les faces d'extrémité 3Ld, 3Lg (Fig.1) de la lentille 3 sont planes et situées dans les plans extrêmes passant par CZ, avec angle d'ouverture Ω.
    Il est possible d'assembler plusieurs modules, sans arête ni décrochement, en plaçant la face d'extrémité droite ou gauche de la lentille d'un module contre la face d'extrémité gauche ou droite d'un autre module.
    Fig.5 illustre la réalisation d'un projecteur L par assemblage côte à côte de modules identiques 1 a, par exemple trois modules, pour lesquels le rayon R est infini de sorte que l'arc de cercle devient un segment rectiligne. Les lentilles 3a de chaque module sont dans le prolongement l'une de l'autre pour former une sorte de barre rectiligne orthogonale aux axes optiques parallèles représentés par des flèches.
    Fig.6 est un schéma d'un projecteur Lb obtenu par assemblage de plusieurs modules, notamment quatre, ayant un rayon R positif (Figs.1 à 4), mais dont la valeur décroít dans un sens, de la droite vers la gauche sur Fig.6.
    Le premier module 1 b a un rayon R infini ; le module suivant 1 c a un rayon R plus petit et le centre Cc du module 1c est situé sur une limite (gauche dans l'exemple) du module 1b, et ainsi de suite : le module suivant 1 d a un rayon R inférieur à celui du module 1 c et le centre Cd du module 1 d est situé sur la limite angulaire gauche du module 1c. Enfin, le module 1 e extrême a le plus petit rayon R et son centre Ce est situé sur la limite angulaire gauche du module 1d. Les axes optiques des modules successifs, représentés par des flèches, ont une inclinaison progressive par rapport à l'axe optique du premier module 1 b.
    La surface formée par l'assemblage des lentilles 3b, 3c, 3d, 3e est continue et dérivable.
    Le projecteur Lb de Fig.6 peut constituer un DBL (« Dynamic Bending Light » ou « feu de virage dynamique ») avec un allumage successif des sources lumineuses des modules 1 b...1 e pour suivre un virage.
    Fig.7 montre un autre type de projecteur Lc obtenu par assemblage de trois modules 1f, 1g, 1h. Les deux modules latéraux 1f, 1g ont un rayon de courbure positif au sens de l'exemple de réalisation des Fig. 1 à 4, tandis que le module du milieu 1 h a un rayon R négatif ce qui entraíne une courbure inverse de la lentille 3h. La courbe formée par l'assemblage des lentilles présente alors une forme ondulée. Les axes optiques des trois modules de Fig.7 sont parallèles, toujours représentés par des flèches.
    Fig. 8 est une vue schématique en plan d'un projecteur comportant au moins un assemblage de deux modules 1 g et 1 h juxtaposés. Le module 1 g a un rayon de courbure positif et l'autre 1 h a un rayon de courbure négatif avec une courbure inverse de la lentille 3h. Les réflecteurs 2g, 2h et les plieuses 4g, 4h ont été schématisés. L'arc de cercle A pour le module 1 g a son centre en C, sur la gauche de la figure tandis que l'arc de cercle A1 concave a son centre en C1 sur la droite de Fig.8. L'assemblage de Fig.8 constitue un motif de base qui peut être répété plusieurs fois par juxtaposition.
    La lentille 3h qui est concave sur sa face de sortie assure le spot c'est-à-dire la zone concentrée du faisceau lumineux, tandis que la lentille 3g convexe vers l'avant assure l'étalement latéral, de même que la lentille 3f de Fig.7.
    Les modules d'éclairage selon l'invention offrent donc des possibilités d'associations complexes favorables à la création d'effets de style originaux, et à l'implantation d'une pluralité de modules.
    Lorsqu'un observateur regarde un module ou un projecteur selon l'invention il ne distingue pas les modules juxtaposés ni les sources lumineuses, notamment les diodes électroluminescentes situées à l'intérieur des modules. L'observateur a donc l'impression d'un ensemble unique.
    Fig.9 montre un réseau de courbes isolux obtenues sur un écran à distance déterminée d'un module selon l'invention ayant un rayon R infini. Il apparaít que les courbes sont toutes situées au-dessous d'une ligne horizontale de coupure particulièrement nette.
    Fig. 10 correspond à un module d'éclairage convexe tel que celui des Fig.1 à 4 ou tel que les modules 1f, 1g de Fig.7. La coupure est également nette avec toutes les courbes au-dessous d'une ligne horizontale ; le flux lumineux est un peu plus étalé vers le bas et de part et d'autre du plan vertical médian.
    Fig.11 illustre les courbes isolux obtenues avec un module à rayon R négatif, tel que le module 1 h de Fig.7 et Fig.8. La netteté de coupure est conservée. Les isolux sont un peu moins étalées angulairement que sur Fig.10.
    Pour vérifier si un module d'éclairage est conforme à l'invention, il suffit de placer une source ponctuelle au point S, cette source ponctuelle pouvant être constituée par un point laser ou par une diode de très petit côté. Du fait qu'il s'agit d'une vérification, il n'est pas nécessaire d'utiliser une source de puissance de plus grandes dimensions. En plaçant une feuille de papier sur (ou bien au lieu de) la plaque réfléchissante 4, on doit voir apparaítre, sur la feuille de papier, un arc de cercle lumineux correspondant à l'arc A.
    Pour une vérification concernant la lentille 3 on réalise une lame de lumière verticale qui converge en a. On doit alors obtenir un segment lumineux vertical de l'autre côté de la lentille.
    On donne ci-après, en coordonnées sphériques, une équation de la surface du réflecteur 2.
    f est la distance de la source S au sommet 5 du réflecteur (pseudo-focale).L'origine du repère est placée en S, l'axe des y est CS, l'axe des x est situé dans le plan de la plaque 4 et est orthogonal à l'axe des y. L'axe des z est orthogonal au plan de la plaque 4 et passe par le point S.
    Les coordonnées du centre C, dans le repère sont, suivant les axes des x, y et z : Cx, Cy, 0.
    Le point courant m de la surface 2 du réflecteur est situé sur une direction définie par une longitude  et une latitude ϕ. La valeur absolue du rayon vecteur du point m est désignée par µ .
    Dans les calculs qui suivent α, β et χ sont des variables intermédiaires.
    On pose:
    Figure 00100001
    ϕ et  sont les variables de l'équation paramétrique de la surface.
    Soient : α = 4{(K - ν y C y )2 - R 2(ν2 y + ν2 x )} β = -4{(K 2 - R 2 - C 2 y )(K - ν y C y )-2R 2ν y C y } χ = (K 2 - R 2 - C 2 y )2 - 4R 2 C 2 y µ = -β+β2 - 4αχ 2α Alors M = S + µ · ν appartient à la surface du réflecteur recherché.
    On donne l'équation de la courbe ES de la face de sortie de la lentille, lorsque la face d'entrée admet comme courbe E1 un cercle convexe vers l'intérieur.
    On pose : T = d(a,El) , tirage de la lentille
       C fe , rayon de la face d'entrée
       ep 0 , épaisseur au centre de la lentille
       n , indice de réfraction du matériau
    η et α sont les variables de l'équation paramétrique de la surface.
    Soient : h = C fe sin η d = h 2 + (T + C fe (1 - cosη))2 ω = arcsin h d
    Figure 00110001
    l = T + ep 0(n-1) - d + C fe (1-cosη) n-cos σ ρ = R + d · cos ω + l · cos σ Alors
    Figure 00110002
    appartient à la surface de sortie de la lentille.

    Claims (13)

    1. Module d'éclairage pour projecteur de véhicule automobile, donnant un faisceau lumineux à coupure, comportant un réflecteur concave (2), au moins une source lumineuse (S) disposée dans la concavité du réflecteur pour éclairer au moins vers le haut, et une lentille (3) située en avant du réflecteur et de la source lumineuse, le réflecteur étant associé à une plaque plane (4), notamment horizontale, dont la face supérieure est réfléchissante pour replier le faisceau provenant du réflecteur, ladite plaque comportant un bord d'extrémité avant propre à former la coupure dans le faisceau d'éclairage, caractérisé en ce que le réflecteur (2) est déterminé pour transformer une surface d'onde sphérique provenant de la source (S) en une surface d'onde se ramenant à un arc de cercle (A) situé dans le plan de la plaque (4), et en ce que la lentille (3) est de révolution autour d'un axe (Z) substantiellement orthogonal au plan de la plaque et passant par le centre (C) dudit arc de cercle.
    2. Module d'éclairage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface du réflecteur (2) est telle que des rayons lumineux (i1,i2) issus de la source et tombant en des points (m1,m2) situés sur une courbe (6) formée par l'intersection de la surface du réflecteur (2) et d'un plan vertical (V) passant par le centre (C) de l'arc de cercle, mais écarté de la source, sont réfléchis par la surface du réflecteur dans ce plan vertical (V) de manière à converger en un point (P) formé par l'intersection dudit plan vertical et de l'arc de cercle.
    3. Module d'éclairage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le réflecteur (2) assure la répartition horizontale du faisceau tandis que la lentille (3) assure la coupure du faisceau et la répartition verticale sans interférer sur la répartition horizontale établie par le réflecteur.
    4. Module d'éclairage selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le réflecteur (2) est déterminé par le choix du rayon (R) de l'arc de cercle (A), de la distance de la source (S) au centre (C) de l'arc de cercle, et de la distance de la source (S) au sommet (5) du réflecteur dans le plan de l'arc de cercle.
    5. Module d'éclairage selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le plan passant par la plaque (4) passe sensiblement par le centre de la source (S).
    6. Module d'éclairage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la plaque réfléchissante (4) est constituée par une partie de disque ayant pour bord l'arc de cercle (A).
    7. Module d'éclairage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la source lumineuse (S) est constituée par une diode électroluminescente.
    8. Projecteur de véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il est formé d'un assemblage de plusieurs modules selon l'une des revendications précédentes, notamment sans arête ni décrochement, en plaçant la face d'extrémité droite ou gauche de la lentille d'un module contre la face d'extrémité gauche ou droite de la lentille d'un autre module.
    9. Projecteur de véhicule automobile selon la revendication 8, caractérisé en ce que le projecteur (L) est obtenu par assemblage côte à côte de modules identiques (1a) pour lesquels le rayon (R) est infini, les lentilles (3a) des modules étant dans le prolongement l'une de l'autre pour former une sorte de barre rectiligne orthogonale aux axes optiques parallèles.
    10. Projecteur de véhicule automobile selon la revendication 8, caractérisé en ce que le projecteur (Lb) est obtenu par assemblage de modules ayant un rayon (R) positif mais dont la valeur décroít dans un sens.
    11. Projecteur de véhicule automobile selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'un premier module (1b) a un rayon (R) infini, le module suivant (1c) a un rayon plus petit, le centre (Cc) du module 1c étant situé sur une limite du module (1b) et ainsi de suite, les axes optiques des modules successifs ayant une inclinaison progressive par rapport à l'axe optique du premier module (1 b),la surface formée par l'assemblage des lentilles étant continue .
    12. Projecteur de véhicule automobile selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il constitue un DBL (« feu de virage dynamique ») avec un allumage successif des sources lumineuses des modules pour suivre un virage.
    13. Projecteur de véhicule automobile selon la revendication 8, caractérisé en ce que le projecteur (Lc) comporte au moins un assemblage de deux modules (1g, 1h), l'un des modules (1g) ayant un rayon de courbure positif tandis que l'autre module (1 h) a un rayon négatif avec une courbure inverse de la lentille (3h).
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