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FR3054045B1 - Guide optique avec cones de rentree de lumiere - Google Patents

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FR3054045B1
FR3054045B1 FR1656786A FR1656786A FR3054045B1 FR 3054045 B1 FR3054045 B1 FR 3054045B1 FR 1656786 A FR1656786 A FR 1656786A FR 1656786 A FR1656786 A FR 1656786A FR 3054045 B1 FR3054045 B1 FR 3054045B1
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optical guide
optical
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Valeo Vision SAS
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Abstract

L'invention a pour objet un guide optique (2) en matériau transparent ou translucide, généralement allongé suivant une direction principale (4) et comprenant une première face (21), une deuxième face (22) opposée à la première face (21), et au moins une zone d'entrée de lumière sur la première face (21). La ou au moins une des zones d'entrée comprend une cavité (8) dans le guide optique (2), ladite cavité (8) étant en forme de cône (10) présentant un demi angle d'ouverture α inférieur ou égal à 10° de manière à permettre à la lumière d'être réfractée vers la direction principale (4) et de subir une réflexion totale sur la deuxième face (22) en vue de sortir dudit guide (2).

Description

GUIDE OPTIQUE AVEC CONES DE RENTREE DE LUMIERE L’invention a trait au domaine de l’éclairage et/ou de la signalisation lumineuse, notamment dans le domaine automobile. Plus spécifiquement l’invention a trait à un guide optique destiné à assurer une fonction d’éclairage et/ou de signalisation lumineuse.
Le document de brevet publié DE 10 2009 012 224 A1 divulgue un guide optique généralement allongé avec, à une ou chacune des deux extrémités, une face d’entrée de lumière, et des faces de sortie de lumière sur des protubérances distribuées le long du guide. Le guide est ainsi alimenté à une extrémité ou aux deux extrémités. Or, dans certaines configurations, il n’est pas possible d’alimenter le guide à une des extrémités. C’est notamment le cas lorsque le guide optique est destiné à être disposé avec une extrémité au bord du support sur lequel il est disposé, comme par exemple sur un couvercle de coffre à bagages d’un véhicule automobile. Dans ce cas le guide selon cet enseignement ne peut être alimenté qu’à partir d’une seule extrémité. Le faisceau lumineux produit par le guide présente alors une inhomogénéité pénalisante tant d’un point de vue esthétique que fonctionnel.
Le document de brevet publié US 2015/0036372 A1 divulgue un module lumineux de signalisation pour véhicule automobile, comprenant plusieurs guides optiques. Chacun des guides comprend une série de zones d’entrée de lumière réparties le long du guide. Chacune de ces zones comprend un collimateur sous la forme d’une protubérance. Le guide optique comprend également des faces de réflexion situées en face des zones d’entrée de manière à renvoyer la lumière de chacune des sources lumineuse vers la face de sortie dans une direction généralement perpendiculaire à la direction d’émission. Cette configuration est intéressante en ce qu’elle comprend une série de sources lumineuse réparties le long du guide, améliorant l’homogénéité du faisceau lumineux le long du guide. Cette configuration présente cependant l’inconvénient que les rayons de chaque source ne se mélangent pratiquement pas, conduisant à des zones de plus forte luminosité à hauteur des sources lumineuses. L’invention a pour objectif de pallier au moins un des inconvénients de l’état de la technique susmentionné. Plus particulièrement, l’invention a pour objectif de proposer un guide optique apte à produire un faisceau lumineux qui soit davantage homogène le long dudit guide tout en laissant au moins une des extrémités libre de source lumineuse. L’invention a pour objet un guide optique en matériau transparent ou translucide, généralement allongé suivant une direction principale et comprenant une première face s’étendant généralement parallèlement à la direction principale ; une deuxième face opposée à la première face ; au moins une zone d’entrée de lumière sur la première face, apte à faire rentrer dans le guide de la lumière émise par une source lumineuse ; remarquable en ce que la ou au moins une des zones d’entrée comprend une cavité dans le guide optique, ladite cavité étant en forme de cône présentant un demi angle d’ouverture a inférieur ou égal à 10° de manière à permettre à la lumière d’être réfractée vers la direction principale et de subir une réflexion totale sur la deuxième face en vue de sortir dudit guide.
Selon un mode avantageux de l’invention, la ou chacune des cavités en forme de cône présente un axe longitudinal généralement perpendiculaire à la direction principale.
Selon un mode avantageux de l’invention, la ou chacune des cavités en forme de cône s’étend depuis la première face en direction de la deuxième face sur plus de 50%, préférentiellement plus de 70%, plus préférentiellement plus de 80%, de l’épaisseur du guide mesurée entre lesdites faces. Chacune des cavités en forme de cône forme une pointe qui est à distance de la deuxième face.
Selon un mode avantageux de l’invention, l’une des première et deuxième faces comprend des motifs configurés pour réfléchir la lumière vers l’autre desdites faces et sortir de la dite face.
Selon un mode avantageux de l’invention, ledit guide présente une épaisseur moyenne mesurée entre les première et deuxième faces qui est supérieure à 10mm, préférentiellement supérieure à 15mm.
Selon un mode avantageux de l’invention, le guide comprend plusieurs des cavités en forme de cône, réparties, préférentiellement de manière homogène, le long du guide.
Selon un mode avantageux de l’invention, la deuxième face comporte un grainage configuré pour masquer la ou les cavités en forme de cône depuis un point de vue en vis-à-vis de ladite face. L’invention a également pour objet un module lumineux comprenant au moins un guide optique avec au moins une zone d’entrée de lumière et une source lumineuse disposée en vis-à-vis de la ou de chacune de faces d’entrée ; remarquable en ce que le ou au moins un des guides optique est conforme à l’invention.
Selon un mode avantageux de l’invention, la ou chacune des sources lumineuses est du type diode à électroluminescence avec une zone éclairante apte à éclairer dans une demi-espace et d’un diamètre moyen c/inférieur ou égal au diamètre Dde la cavité, en forme de cône, correspondante au niveau de la première face du guide optique.
Selon un mode avantageux de l’invention, le diamètre moyen dde la ou de chacune des sources lumineuses est compris entre 50 et 100%, préférentiellement entre 80% et 99%, plus préférentiellement entre 90 et 99%, du diamètre D de la cavité correspondante.
Selon un mode avantageux de l’invention, la ou chacune des sources lumineuses est disposée de manière à éclairer suivant un axe optique qui est confondu avec l’axe longitudinal de la cavité correspondante en forme de cône.
Selon un mode avantageux de l’invention, ledit module comprend, en outre, un écran en matériau transparent ou translucide s’étendant le long du guide optique en vis-à-vis d’une des premier et deuxième faces par laquelle la lumière sort dudit guide.
Selon un mode avantageux de l’invention, l’écran s’étend à distance du guide optique, ladite distance étant comprise entre 10 et 40mm, préférentiellement entre 20 et 30mm.
Selon un mode avantageux de l’invention, l’écran comprend deux faces principales opposées, l’une desdites faces étant en vis-à-vis du guide optique, ladite face comprenant un grainage diffusant.
Selon un mode avantageux de l’invention, les guides optiques forment deux profils en U destinés à être disposés en vis-à-vis de manière ce que les extrémités d’un des deux profils en U soient en face des extrémités de l’autre des deux profils en U, respectivement.
Selon un mode avantageux de l’invention, le module est configuré pour que les deux profils en U soient disposés sur des éléments distincts d’un véhicule, l’un des éléments étant mobile par rapport à l’autre.
Selon un mode avantageux de l’invention, le module assure une fonction lumineuse de signalisation pour véhicule, préférentiellement un feu de position avant ou arrière.
Les mesures de l’invention sont intéressantes en ce qu’elles permettent d’alimenter un guide optique en lumière par une série de sources lumineuses disposées le long dudit guide. De plus la réalisation du guide par moulage de matière plastique est particulièrement aisée compte tenu de la forme de cône des cavités, facilitant le démoulage. De plus aucun traitement de surface particulier n’est à appliquer sur les dioptres formés par les cavités. L’alimentation en lumière du guide peut ainsi se faire exclusivement le long du guide et non à ses extrémités, et par ailleurs présenter une très bonne homogénéité. D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention seront mieux compris à l’aide de la description et des dessins parmi lesquels : - La figure 1 est une vue en plan d’un guide optique conforme à l’invention ; - La figure 2 est une représentation d’un feu arrière de véhicule automobile comprenant des guides optiques conformes à l’invention ; - La figure 3 est une représentation d’un module optique comprenant un guide optique conforme à l’invention ; - La figure 4 est une représentation en coupe d’une portion de guide optique selon une première alternative à celui de la figure 1 ; - La figure 5 est une représentation en coupe d’une portion de guide optique selon une deuxième alternative à celui de la figure 1.
La figure 1 illustre un guide optique conforme à l’invention. Le guide optique 2 est généralement allongé suivant une direction principale 4 qui peut être rectiligne ou avantageusement galbée. Le guide optique 2 est en matériau transparent ou translucide, comme par exemple du verre ou du polycarbonate (PC).
En l’occurrence le guide 2 présente une section rectangulaire avec une première face 21 comportant des zones d’entrée de lumière produite par les sources lumineuses 6. Le guide 2 comprend également une deuxième face 22 opposée à la première 21. Les première et deuxième faces 21 et 22 s’étendent avantageusement essentiellement parallèlement à la direction principale 4 du guide 2. Chacune des zones d’entrée est formée par une cavité 8 en forme de cône 10. Les cavités 8 en question sont formées dans l’épaisseur du guide, entre les première et deuxième faces 21 et 22.
Chacun des cônes 10 présente un axe longitudinal et de symétrie en révolution 12. Cet axe 12 est avantageusement perpendiculaire à la direction principale 4 du guide 2, ou à la tangente à cette direction lorsqu’elle est courbée, cette tangente étant à l’intersection avec l’axe 12 en question. Le cône présente un demi-angle d’ouverture a. Ce demi-angle a est avantageusement inférieur ou égal à 10°. Le cône 10 s’étend suivant son axe longitudinal 12 avantageusement sur plus de 50% de l’épaisseur e du guide, mesurée entre les faces 21 et 22.
La source lumineuse 6 est du type diode à électroluminescence apte à émettre de la lumière dans un demi-espace délimité par l’étendue, essentiellement plate, de la source. La zone éclairante de la source 6 est avantageusement circulaire. Elle présente un diamètre moyen c/qui est inférieur ou égal au diamètre Ddu cône 10 au niveau de la première face 21. Le diamètre c/peut être proche du diamètre D afin de maximiser la puissance lumineuse tout en assurant un parcours adéquat des rayons de lumière.
Le parcours de la lumière est explicité ci-après.
Un premier rayon émis par la source lumineuse 6 est représenté en trait continu. Il émane d’une zone centrale de la source lumineuse 6 et s’écarte latéralement de l’axe optique de la source lumineuse, qui est avantageusement confondu avec l’axe longitudinal et de symétrie 12 de la cavité 8 en forme de cône 10. Le rayon en question rencontre le dioptre formé par la cavité 8 en forme de cône 10. Le rayon est réfracté au passage de ce dioptre de manière à dévier latéralement, c’est-à-dire de manière à ce que son orientation se rapproche de la direction principale 4 du guide 2. Cette déviation permet au rayon de rencontrer la deuxième face 22 du guide 2 avec un angle d’incidence supérieur à l’angle limite de réfraction (de l’ordre de 39° pour un dioptre PC-air, selon la loi de Snell-Descartes). Le rayon est alors réfléchi par le principe de réflexion totale vers la première face 21. En l’occurrence cette dernière comprend un relief ou des microstructures configurées pour réfléchir le rayon vers la deuxième face 22 selon une direction proche de la perpendiculaire à ladite face, lui permettant de sortir du guide en vue de former un faisceau lumineux.
Un deuxième rayon émis par la source lumineuse 6 est représenté en trait interrompu. Il émane d’une zone centrale de la source lumineuse 6 et s’écarte moins de l’axe optique que le premier rayon (trait continu). Ce rayon peut alors se réfléchir sur la deuxième face 22 par réflexion totale, similairement au premier rayon. Similairement au premier rayon, il peut ensuite être réfléchi par les microstructures de la première face 21 vers la deuxième face 22 afin de sortir dudit guide et former le faisceau lumineux.
Il est intéressant de noter que la forme conique de la cavité 8, en particulier avec un angle d’ouverture réduit, permet de dévier les rayons latéralement à l’axe longitudinal 12 du cône 10, et ce tout autour de la cavité 8. Le cône doit présenter un angle d’ouverture suffisamment faible, comme par exemple 20°, pour assurer une déviation suffisante pour que les rayons, une fois réfractés au passage du dioptre entre la cavité et la matière du guide, rencontrent la deuxième face 22 avec un angle d’incidence supérieur à l’angle limite de réfraction afin d’y être réfléchis. Un angle d’ouverture de l’ordre de 20°, ou inférieur à cette valeur, présente de bons résultats, notamment avec du PC comme matériau transparent constitutif du guide 2.
Les cavités 8 en forme de cône qui viennent d’être décrites permettent à la lumière de chacune des sources lumineuses de circuler de manière homogène le long du guide. Grâce à la forme pointue de la cavité, la quasi-totalité des rayons sont déviés latéralement à l’axe longitudinal du cône. Ainsi, aucune lumière directe n’est transmise vers la deuxième face en face de la cavité. Cette zone de la deuxième face évite ainsi d’être sur-éclairée.
La figure 2 illustre un véhicule équipé d’un feu arrière comprenant des guides optiques avantageusement conformes à l’invention. Plus précisément, la figure 2 illustre l’arrière d’un véhicule 14, essentiellement l’aile arrière gauche 141 et le couvercle 142 de coffre à bagages. On peut observer que le véhicule est équipé d’un feu arrière 16 disposé à cheval sur l’aile arrière 141 et sur le couvercle 142. Le feu 16 est constitué d’une première partie 161 disposée sur l’aile arrière 141 et d’une deuxième partie 162 disposée sur le couvercle 142 de coffre. Les deux parties 161 et 162 sont ainsi en vis-à-vis le long de la frontière entre le couvercle 142 de coffre et l’aile arrière 141. La première parte 161 comprend un premier module lumineux et la deuxième parte 162 comprend un deuxième module lumineux. Les modules lumineux comprennent des guides optiques décrivant, chacun, une forme en U 181 et 182, respectivement, terminant au niveau de la frontière entre le couvercle 142 de coffre et l’aile arrière 141. On peut ainsi constater que très peu de place, voire aucune, n’est disponible aux extrémités des guides optiques au niveau de la frontière entre les deux parties du feu arrière 16. Des guides optiques conformes à l’invention et tels que décrits à la figure 1 sont particulièrement intéressants pour un feu arrière tel que celui illustré à la figure 2.
La figure 3 illustre en perspective un module lumineux 20 comprenant un guide optique 2 similaire à celui décrit à la figure 1 et un écran 22. Le guide optique 2 présente un galbe plus important que celui illustré à la figure 1. Comme cela est visible, il comprend une série de cavités 8 en forme de cône réparties le long de la direction principale galbée. L’écran 22 est disposé en vis-à-vis de la deuxième face 22 du guide optique 2, à savoir la face de sortie. L’écran comprend une première face principale 221 disposée en vis-à-vis de du guide optique 2 et une deuxième face principale 222 opposée à la première 221. La première face 221 peut comprendre un grainage servant à diffuser la lumière au sein de l’épaisseur de l’écran, essentiellement à des fins d’homogénéité. L’écran 22 est avantageusement à distance du guide optique 2, cette distance pouvant être comprise entre 10 et 40mm, préférentiellement entre 20 et 30mm. L’écran 22 présente avantageusement un galbe correspondant à celui du guide optique 2, afin notamment d’avoir une distance entre les deux essentiellement constante, du moins entre la deuxième face 22 du guide 2 et la première face 221 de l’écran 22.
Les figures 4 et 5 illustrent des portions de guide optique suivant des alternatives au guide optique illustré à la figure 1. Les numéros de référence utilisés à la figure 1 sont utilisés aux figures 4 et 5 pour désigner les éléments identiques ou correspondants, ces numéros étant toutefois majoré de 100 à la figure 4 et de 200 à la figure 5. Il est par ailleurs fait référence à la description de la figure 1 pour ces éléments. A la figure 4, la face de sortie du guide optique 102 n’est plus la deuxième face 1022 comme à la figure 1 (référence 22) mais bien la première face 1021. A cet effet, la deuxième face 1022 est pourvue d’un relief du type microstructures qui permet de renvoyer les rayons déviés par le dioptre formé par la cavité 108 en forme de cône 110, vers la première face 1021 de manière à en sortir et à former un faisceau lumineux. A la figure 5, la face de sortie du guide optique 202 n’est plus la deuxième face 1022 comme à la figure 1 (référence 22) ni la première face 1021 comme à la figure 4 (référence 1021) mais bien une face latérale 2023. En l’occurrence, le relief du type microstructures sur la première face 2021 est configuré pour renvoyer les rayons vers la face latérale 2023 en vue d’en sortir.

Claims (14)

  1. Revendications
    1. Guide optique (2; 102; 202) en matériau transparent ou translucide, généralement allongé suivant une direction principale (4; 104; 204) et comprenant : - une première face (21 ; 1021 ; 2021) s’étendant généralement parallèlement à la direction principale (4 ; 104 ; 204) ; - une deuxième face (22 ; 1022 ; 2022) opposée à la première face (21 ; 1021 ; 2021) ; - au moins une zone d’entrée de lumière sur la première face (21 ; 1021 ; 2021), apte à faire rentrer dans le guide de la lumière émise par une source lumineuse ; caractérisé en ce que ia ou au moins une des zones d’entrée comprend une cavité (8 ; 108 ; 208) dans le guide optique (2 ; 102 ; 202), ladite cavité étant en forme de cône (10 ; 110 ; 210) présentant un demi angle d’ouverture a inférieur ou égal à 10° de manière à permettre à la lumière d’être réfractée vers la direction principale (4 ; 104 ; 204) et de subir une réflexion totale sur la deuxième face (22 ; 1022 ; 2022) en vue de sortir dudit guide (2 ; 102 ; 202), et en ce que la deuxième face (22 ; 1022 ; 2022) comporte un grainage configuré pour masquer la ou les cavités (8 ; 108 ; 208) en forme de cône (10 ; 110 ; 210) depuis un point de vue en vis-à-vis de ladite face,
  2. 2. Guide optique (2 ; 102 ; 202) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la ou chacune des cavités (8 ; 108 ; 208) en forme de cône (10 ; 110 ; 210) présente un axe longitudinal (12; 112; 212) généralement perpendiculaire à la direction principale (4 ; 104 ; 204).
  3. 3. Guide optique (2 ; 102 ; 202) selon l’une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la ou chacune des cavités (8 ; 108 ; 208) en forme de cône (10 ; 10 ; 210) s’étend depuis la première face (21 ; 1021 ; 2021) en direction de la deuxième face (22 ; 1022; 2022) sur plus de 50%, préférentiellement plus de 70%, plus préférentiellement plus de 80%, de l’épaisseur du guide mesurée entre lesdites faces (21, 22 ; 1021, 1022 ; 2021, 2022).
  4. 4. Guide optique (2 ; 102) selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l’une (21 ; 1022) des première et deuxième faces comprend des motifs configurés pour réfléchir la lumière vers l’autre (22 ; 1021) desdîtes faces et sortir de la dite face.
  5. 5. Guide optique (2; 102; 202) selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit guide présente une épaisseur moyenne e mesurée entre les première et deuxième faces (21, 22 ; 1021, 1022 ; 2021, 2022) qui est supérieure à 10mm, préférentiellement supérieure à 15mm.
  6. 8. Guide optique (2; 102; 202) selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ledit guide comprend plusieurs cavités (8 ; 108 ; 208) en forme de cône (10 ; 110 ; 210), réparties, préférentiellement de manière homogène, le long dudit guide.
    7. Module lumineux (20) comprenant au moins un guide optique (2) avec au moins une zone d’entrée de lumière et une source lumineuse (6) disposée en vis-à-vis de la ou de chacune de zones d’entrée ; caractérisé en ce que le ou au moins un des guides optique (2) est conforme à l’une des revendications 1 à 6.
    8. Module lumineux (20) selon la revendication 7, caractérisé en ce que la ou chacune des sources lumineuses (6) est du type diode à électroluminescence avec une zone éclairante apte à éclairer dans une demi-espace et d’un diamètre moyen d inférieur ou égal au diamètre D de la cavité correspondante (8) en forme de cône (10) au niveau de la première face (21) du guide optique (2).
  7. 9. Module lumineux (20) selon la revendication 8, caractérisé en ce que le diamètre moyen d de la ou de chacune des sources lumineuses (8) est compris entre 50 et 100%, préférentiellement entre 80% et 99%, plus préférentiellement entre 90 et 99%, du diamètre D de la cavité correspondante (8) en forme de cône (10).
  8. 10. Module lumineux (20) selon l’une des revendications 8 et 9, caractérisé en ce que la ou chacune des sources lumineuses (6) est disposée de manière à éclairer suivant un axe optique qui est confondu avec l’axe longitudinal (12) de la cavité correspondante (8) en forme de cône (10).
  9. 11. Module lumineux (20) selon l’une des revendications 7 à 10, caractérisé en ce que ledit module comprend, en outre, un écran (22) en matériau transparent ou translucide s’étendant le long du guide optique (2) en vis-à-vis d’une des première et deuxième faces (21, 22) par laquelle la lumière sort dudit guide.
  10. 12. Module lumineux (20) selon la revendication 11, caractérisé en ce que l’écran (22) s’étend à distance du guide optique (2), ladite distance étant comprise entre 10 et 40mm, préférentiellement entre 20 et 30mm.
  11. 13. Module lumineux (20) selon l’une des revendications 11 et 12, caractérisé en ce que l’écran (22) comprend deux faces principales opposées (221, 222), l’une (221) desdites faces étant en vis-à-vis du guide optique (2), ladite face comprend un grainage diffusant.
  12. 14. Module lumineux selon l’une des revendications 7 à 13, caractérisé en ce que les guides optiques forment deux profils en U (181, 182) destinés à être disposés en vis-à-vis de manière ce que les extrémités d’un des deux profils (181, 182) en U soient en face des extrémités de l’autre des deux profils en U, respectivement.
  13. 15. Module lumineux selon la revendication 14, caractérisé en ce que ledit module est configuré pour que les deux profils en U (181, 182) soient disposés sur des éléments distincts (141, 142) d’un véhicule (14), l’un (142) des éléments (141, 142) étant mobile par rapport à l’autre (141).
  14. 16. Module lumineux (20) selon l’une des revendications 7 à 15, caractérisé en ce que ledit module assure une fonction lumineuse de signalisation pour véhicule, préférentiellement un feu de signalisation avant ou arrière.
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