FR3151377A1 - Dispositif lumineux de véhicule comportant une source de lumière blanche et un guide de lumière muni d’une structure multicouche permettant d’obtenir une couleur prédéterminée avec un circuit simplifié - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un dispositif lumineux (1) de véhicule comportant un guide de lumière (6) transparent ou translucide, et une source lumineuse (8A) disposée à une extrémité ou à un bord du guide de lumière (6), le guide de lumière (6) comprenant un cœur (10), la source lumineuse (8A) émettant un faisceau de lumière blanche dans le cœur (10) du guide de lumière. Selon l’invention, le guide de lumière (6) comporte une structure multicouche (12) accolée au cœur (10) et comprenant un substrat (14), une couche réfléchissante (16), et une couche de matériau organique électrochrome (18) structurée en une pluralité d’éléments (E1, E2, …E9), chaque élément étant encapsulé dans une couche d’électrolyte et étant connecté à une paire d’électrodes apte à recevoir une tension électrique, et le dispositif lumineux (1) comporte en outre un circuit électrique de commande (4) configuré pour piloter la tension électrique aux bornes de chaque paire d’électrodes. FIG. 2
Description
La présente invention appartient au domaine de l’éclairage, en particulier de l’éclairage pour véhicule automobile. L’invention vise notamment un dispositif lumineux de véhicule comportant un guide de lumière au moins partiellement transparent ou translucide, ainsi qu’un procédé de commande d’un tel dispositif lumineux. Sans que cela ne soit limitatif dans la cadre de la présente invention, le dispositif lumineux peut être monté dans un projecteur de véhicule automobile. La présente invention trouve également des applications dans des dispositifs lumineux destinés à des fonctions photométriques d’éclairage et/ou de signalisation d’un véhicule, à l’éclairage intérieur de ce dernier (montés par exemple dans le plafonnier du véhicule), ou encore dans des dispositifs lumineux produisant une signature ou des animations visuelles sur le véhicule.
Dans le domaine de l’éclairage automobile, il est généralement connu des dispositifs lumineux montés dans un projecteur du véhicule pour projeter des faisceaux lumineux réalisant des fonctions photométriques d’éclairage et/ou de signalisation. En particulier, pour réaliser une fonction d’indicateur de direction du véhicule, le faisceau lumineux peut être un faisceau d’éclairage à effet défilant, dit effet « traceur ». Ce dernier est obtenu en utilisant un dispositif lumineux comportant classiquement un guide de lumière au moins partiellement transparent ou translucide, deux sources lumineuses essentiellement ponctuelles, du type diodes à électroluminescence, disposées aux extrémités du guide de lumière, et un dispositif de pilotage des deux sources lumineuses.
Le document de brevet publié US 10 436 413 B2 divulgue un tel dispositif lumineux. Le dispositif de pilotage présent au sein du dispositif lumineux est configuré pour effectuer la commande d’allumage de chacune des sources lumineuses. Plus précisément, au cours du procédé de commande d’allumage des sources lumineuses, les deux sources lumineuses sont pilotées selon des lois de commande différentes de sorte à créer un effet d’éclairage du type défilant ou « traceur » d’un côté du guide de lumière vers l’autre côté du guide de lumière. Autrement dit, la lumière semble se déplacer dans le guide de lumière depuis la première source lumineuse jusqu’à la seconde source lumineuse, et ce jusqu’à ce que le guide de lumière soit entièrement éclairé.
Cependant, le dispositif lumineux décrit dans ce document brevet requiert deux sources lumineuses, disposées aux deux extrémités du guide de lumière. En outre, il ne permet pas une segmentation (aussi appelée pixellisation) de la lumière émise par le guide de lumière. A cet effet, il est connu d’utiliser un dispositif lumineux comprenant un guide de lumière, et plusieurs sources lumineuses essentiellement ponctuelles, du type diodes à électroluminescence, disposées tout au long du guide de lumière. Chaque source lumineuse est alors configurée pour émettre de la lumière dans le cœur du guide de lumière, et correspond à un pixel distinct. Toutefois, une telle solution est inadaptée lorsque l’on souhaite obtenir un guide de lumière flexible et/ou présentant une géométrie particulière, du fait de la disposition de l’ensemble des sources lumineuses le long du guide de lumière. En outre, une telle solution impose de choisir une distance inter-sources lumineuses particulière, ce qui est contraignant, et entraîne par ailleurs des coûts importants du fait de la multiplicité des sources lumineuses.
La présente invention vient améliorer la situation.
Un objectif de l’invention est de proposer un dispositif lumineux de véhicule comportant un guide de lumière au moins partiellement transparent ou translucide, qui permette une segmentation (ou pixellisation) du guide de lumière, et ce tout en allégeant les contraintes et en réduisant les coûts. Un autre objectif est de proposer un tel dispositif lumineux permettant d’utiliser un guide de lumière flexible et/ou présentant tout type de géométrie. Un autre objectif encore est de proposer un tel dispositif lumineux permettant d’obtenir un faisceau lumineux réfléchi en sortie du guide de lumière dont les pixels lumineux présentent une couleur spécifique permettant un éclairage normatif, le tout avec un circuit de pilotage simplifié. Un autre objectif encore est de proposer un tel dispositif lumineux produisant une couleur spécifique de sortie permettant d’obtenir une signature lumineuse ou une animation visuelle de jour comme de nuit (avec la même couleur de sortie).
A cet effet un premier aspect de l’invention concerne un dispositif lumineux de véhicule comportant un guide de lumière au moins partiellement transparent ou translucide, et au moins une source lumineuse disposée à une extrémité du guide de lumière, le guide de lumière comprenant un cœur transparent ou translucide, la source lumineuse étant configurée pour émettre un faisceau source de lumière blanche dans le cœur du guide de lumière. Ici, on entend par « guide de lumière » toute pièce optique apte à guider de la lumière sur sa longueur par réflexion interne totale de cette lumière, par exemple d'une zone d'entrée à une zone de sortie. Le cœur du guide de lumière s’étend selon un axe longitudinal et est apte à recevoir un faisceau lumineux issu de la source lumineuse et/ou d’une source extérieure de lumière naturelle (telle que par exemple le soleil).
En outre, le cœur de guide de lumière est configuré de manière à permettre à la lumière de sortir de cette pièce par au moins un côté latéral de celle-ci, c’est-à-dire par une face de la pièce optique dont la normale est perpendiculaire à l’axe longitudinal de la pièce selon lequel s’étend la pièce. Pour ce faire, à titre d’exemple, le cœur de guide de lumière peut comprendre des éléments de renvoi permettant de réfléchir des rayons lumineux vers le côté latéral. Les éléments de renvoi peuvent être des microstructures, des prismes, ou encore des particules en suspension intégrées dans le cœur de guide de lumière.
Le guide de lumière est typiquement un guide de lumière cylindrique ou un guide de lumière surfacique. De manière optionnelle, mais préférentiellement, le guide de lumière est une fibre optique, typiquement une fibre optique diffusante et/ou flexible. La source lumineuse est de préférence une source lumineuse essentiellement ponctuelle, du type diode à électroluminescence. On entend ici par « lumière blanche » une lumière constituée d'un ensemble de couleurs différentes qui constituent le spectre lumineux visible par l’œil humain.
Selon l’invention, le guide de lumière comporte en outre une structure multicouche accolée au cœur et comprenant un substrat, une couche réfléchissante, et une couche de matériau électrochrome comprenant au moins une cellule, ladite au moins une cellule comportant au moins deux éléments électrochromes, chaque élément électrochrome ou lesdits au moins deux éléments électrochromes étant encapsulé(s) dans une couche d’électrolyte qui est connectée à une paire d’électrodes apte à recevoir une tension électrique, chaque élément électrochrome étant apte à recevoir des rayons lumineux incidents par une surface et à renvoyer des rayons lumineux parmi les rayons lumineux incidents depuis ladite surface, lesdits rayons lumineux renvoyés ayant une longueur d’onde comprise dans un intervalle défini au moins par une épaisseur de la couche de matériau électrochrome, lesdits au moins deux éléments électrochromes présentant des épaisseurs distinctes lorsqu’aucune tension électrique ne leur est appliquée, de telle sorte que les rayons lumineux issus du faisceau source de lumière blanche et/ou de la source extérieure de lumière naturelle et réfléchis par la couche réfléchissante ressortent desdits au moins deux éléments électrochromes dans le cœur du guide de lumière respectivement avec une première et une deuxième longueurs d’onde prédéterminées dans le spectre visible, les rayons lumineux ressortant alors de ladite au moins une cellule avec une première couleur prédéterminée correspondant à un mélange entre les couleurs associées auxdites première et deuxième longueurs d’onde prédéterminées ; le dispositif lumineux comportant en outre un circuit électrique de commande relié aux électrodes desdits au moins deux éléments électrochromes et configuré pour piloter la tension électrique aux bornes de la ou chaque paire d’électrodes, les tensions électriques imposées par le circuit électrique de commande sur les électrodes desdits au moins deux éléments électrochromes étant égales, de telle sorte que lorsque le circuit électrique de commande impose une valeur de tension électrique prédéfinie aux bornes de la ou des paire(s) d’électrodes respectives desdits au moins deux éléments électrochromes, les rayons lumineux issus du faisceau source de lumière blanche et/ou de la source extérieure de lumière naturelle et réfléchis par la couche réfléchissante ressortent desdits au moins deux éléments électrochromes dans le cœur du guide de lumière respectivement avec une troisième et une quatrième longueurs d’onde prédéterminées dans le spectre visible, et lorsque lesdits au moins deux éléments électrochromes sont alimentés simultanément, les rayons lumineux ressortent de ladite au moins une cellule avec une deuxième couleur prédéterminée, distincte de la première couleur et correspondant à un mélange entre les couleurs associées auxdites troisième et quatrième longueurs d’onde prédéterminées.
Grâce à la présence d’une telle structure multicouche ainsi configurée, le dispositif lumineux selon l’invention autorise une segmentation (ou pixellisation) du guide de lumière, en utilisant une ou plusieurs source(s) lumineuse(s) et/ou en utilisant la lumière naturelle issue du soleil. En outre, le dispositif lumineux selon l’invention permet d’utiliser un guide de lumière flexible et/ou présentant tout type de géométrie, contrairement à la solution de l’art antérieur consistant à disposer de nombreuses sources lumineuses tout au long du guide de lumière. Le dispositif lumineux selon l’invention est par ailleurs particulièrement compact, autorise une distance inter-éléments variable, et impose moins de limitations quant au nombre de trames dans l’animation visuelle générée.
En outre, le dispositif lumineux selon l’invention permet d’obtenir un faisceau lumineux réfléchi en sortie du guide de lumière dont les cellules (ou pixels) lumineuses présentent une couleur spécifique permettant un éclairage normatif (typiquement une couleur réglementaire pour une fonction d’éclairage automobile), le tout avec un circuit électrique de commande simplifié. En effet, avec une seule valeur de tension prédéfinie susceptible d’être appliquée de manière uniforme aux bornes des paires d’électrodes des éléments électrochromes des différentes cellules, le nombres de connexions électriques nécessaires vers les éléments électrochromes est avantageusement réduit, et le circuit électrique de commande est par conséquent grandement simplifié. Par ailleurs, la couleur et le ton obtenus en sortie d’un pixel donné dépendent également des dimensions géométriques (prédéfinies) des éléments électrochromes composant ce pixel. Plus précisément, pour chaque élément électrochrome d’un pixel donné, en jouant sur la géométrie de cet élément (en particulier sur sa longueur), la quantité de rayons lumineux traversant cet élément varie, ce qui donne, pour une tension d’alimentation de l’élément fixée (correspondant à une couleur donnée dans le spectre visible), un ton et une proportion de cette couleur différents dans le mélange final de couleurs obtenu en sortie du pixel. Par ailleurs, le dispositif lumineux selon l’invention permet avantageusement de choisir différentes configurations (formes et tailles) pour les pixels, ce qui permet d’optimiser la taille des pixels (pour un même mélange de couleurs donné) et de contribuer ainsi à une réduction de la taille des pixels et donc à une réduction de l’encombrement et du coût final du dispositif lumineux.
Le dispositif lumineux selon l’invention permet enfin de générer une couleur spécifique de sortie permettant d’obtenir une signature lumineuse ou une animation visuelle de jour comme de nuit (avec la même couleur de sortie). En effet, de jour, il est possible d’éteindre la source lumineuse, et c’est alors la lumière naturelle issue du soleil qui provoque la réflexion des rayons lumineux par la couche réfléchissante avec en sortie de réflexion la première couleur prédéterminée correspondant à un mélange entre les couleurs associées aux première et deuxième longueurs d’onde prédéterminées (sans aucune alimentation électrique par le circuit de commande sur les éléments électrochromes). A contrario, de nuit, il est possible d’allumer la source lumineuse, et ce sont alors les rayons lumineux issus de cette source qui sont réfléchis par la couche réfléchissante avec en sortie de réflexion la première couleur prédéterminée (sans aucune alimentation électrique par le circuit de commande sur les éléments électrochromes). Dans les deux cas de figure (de jour comme de nuit), il est alors possible de révéler un motif ou une signature lumineuse de la deuxième couleur prédéterminée, via l’alimentation électrique (avec la valeur de tension prédéfinie) des électrodes des éléments électrochromes des pixels correspondants.
En effet, dans la présente invention, les éléments électrochromes d’un même pixel sont d’épaisseurs distinctes lorsqu’aucune tension électrique ne leur est appliquée. Les rayons lumineux issus du faisceau source de lumière blanche et/ou de la source extérieure de lumière naturelle et réfléchis par la couche réfléchissante ressortent alors des au moins deux éléments électrochromes d’un même pixel, dans le cœur du guide de lumière, respectivement avec une première et une deuxième longueurs d’onde prédéterminées dans le spectre visible. L’épaisseur de la couche de matériau électrochrome a en effet une influence sur la couleur perçue par un observateur. Plus précisément, la couleur perçue est obtenue via un phénomène d’interférences dans une cavité Fabry-Pérot formée dans chaque élément de chaque cellule de la couche de matériau électrochrome, la couleur étant obtenue par le rapport entre l'épaisseur de la cavité, la longueur d'onde et l'indice de réfraction.
Selon un mode de réalisation de l’invention, la source lumineuse est une source laser ou une diode électroluminescente.
Selon un mode de réalisation de l’invention, la couche de matériau électrochrome est structurée en une pluralité de cellules de composition identique.
Selon un mode de réalisation préféré de l’invention, chaque cellule comporte trois éléments électrochromes, les trois éléments électrochromes d’une même cellule présentant des épaisseurs distinctes lorsqu’aucune tension électrique ne leur est appliquée ; dans lequel, pour chaque cellule, lorsqu’aucune tension électrique n’est appliquée aux trois éléments électrochromes de la cellule, les rayons lumineux issus du faisceau source de lumière blanche et/ou de la source extérieure de lumière naturelle et réfléchis par la couche réfléchissante ressortent des éléments électrochromes dans le cœur du guide de lumière respectivement avec une première, une deuxième et une troisième longueurs d’onde prédéterminées correspondant respectivement à la couleur magenta, à la couleur cyan et à la couleur jaune dans le spectre visible, les rayons lumineux ressortant alors de la cellule avec une couleur noire correspondant à un mélange entre les couleurs magenta, cyan et jaune ; et dans lequel le circuit électrique de commande est configuré de telle sorte que, pour chaque cellule, lorsque le circuit électrique de commande applique ladite valeur de tension électrique sur un premier élément électrochrome de la cellule, sur un deuxième élément électrochrome de la cellule ou sur un troisième élément électrochrome de la cellule, les rayons lumineux issus du faisceau source de lumière blanche et/ou de la source extérieure de lumière naturelle et réfléchis par la couche réfléchissante ressortent de l’élément correspondant dans le cœur du guide de lumière avec respectivement une quatrième, une cinquième ou une sixième longueur d’onde prédéterminée correspondant respectivement à la couleur bleue, à la couleur verte ou à la couleur rouge dans le spectre visible, et lorsque les trois éléments électrochromes de la cellule sont alimentés simultanément, les rayons lumineux ressortent de la cellule avec une couleur blanche correspondant à un mélange entre les couleurs bleue, verte et rouge.
Ceci permet d’obtenir un faisceau lumineux réfléchi en sortie du guide de lumière dont les pixels lumineux présentent une couleur blanche, le tout avec un circuit de pilotage simplifié. Le dispositif lumineux selon l’invention permet également, lorsque l’ensemble des éléments électrochromes n’est pas alimenté électriquement par le circuit électrique, de générer un effet dit de « panneau mat » (en anglais « black panel »), autrement dit d’occulter tout effet de transparence au sein du projecteur comportant le dispositif lumineux. Il devient ainsi possible de révéler aisément un motif ou une signature lumineuse de couleur blanche dans une surface opaque (ou noire), et de rendre activable cet éclairage lumineux (via l’alimentation électrique des électrodes de l’ensemble des éléments électrochromes adjacents d’un ou de plusieurs pixels), produisant un effet de contraste esthétique. Cette configuration est en outre particulièrement adaptée à réaliser la fonction de feu diurne, ou DRL- acronyme de « Daytime Running Light » en anglais- en fournissant une couleur blanche de meilleure qualité qu’avec un dispositif conventionnel.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le matériau électrochrome appartient à la famille des matériaux d’oxyde conducteur transparent organique, notamment un polymère conducteur transparent de type PEDOT:PSS, PEDOT:Tos, T34bT, ou cellulose. Un tel matériau permet de réaliser une cavité Fabry-Pérot, qui est flexible et transparente. Par ailleurs, un tel matériau électrochrome est au contact avec la couche d’électrolyte de façon que sous une stimulation électrique, par exemple lors de l’application d’une tension électrique à la couche d’électrolyte, les ions de la couche d’électrolyte migrent dans la couche de matériau électrochrome. La quantité des ions « migrants » dépend de la valeur de la grandeur électrique appliquée. Plus les ions « migrants » sont nombreux, plus la couche de matériau électrochrome s’épaissit.
Des réactions oxydo-réduction peuvent se produire entre la couche de matériau électrochrome et les ions « migrants » de manière à modifier l’épaisseur et/ou les propriétés de cette couche. Ainsi, la couche de matériaux électrochrome est réglable électrochimiquement.
Selon un premier mode de réalisation de l’invention, le cœur du guide de lumière est un cœur de fibre optique diffusante et/ou flexible, l’axe principal selon lequel s’étend le cœur du guide de lumière étant un axe longitudinal. Par définition, une fibre optique comprend une partie de cœur et une gaine enveloppant le cœur. De manière générale, la gaine est transparente tandis que la partie de cœur permet une réflexion totale interne. L’indice de réfraction de la partie de cœur est alors légèrement plus élevé que l’indice de réfraction de la gaine enveloppant le cœur. Les guides de lumière de type fibre optique permettent de guider la lumière depuis une source de lumière vers des emplacements divers sans avoir à souffrir de pertes de transmission importantes. Une telle fibre optique a pour avantage, outre sa flexibilité qui la rend adaptée à certaines applications, de présenter une structure homogène (contrairement à des guides de lumière rigides et extrudés par exemple, qui présentent des aspérités).
Selon un deuxième mode de réalisation de l’invention, le cœur du guide de lumière est un film, l’axe principal selon lequel s’étend le cœur du guide de lumière formant un axe privilégié de propagation de la lumière au sein dudit film, les rayons lumineux issus du faisceau source de lumière blanche se propageant dans ledit cœur selon ledit axe principal par réflexion interne totale. Ce deuxième mode de réalisation de l’invention permet alors d’obtenir des signatures lumineuses ou des animations visuelles de type matricielles, et donc d’augmenter le nombre de possibilités en termes d’animations. En particulier, ce deuxième mode de réalisation de l’invention permet d’éclairer une grande surface (tel qu’un panneau central disposé en face avant du véhicule par exemple, ou encore pour recouvrir l’emplacement d’une grille), avec une consommation énergétique réduite. En outre, des structures et/ou des motifs lumineux particuliers peuvent être affichés via ce mode de réalisation du dispositif lumineux, qui permet d’obtenir un dispositif lumineux de surface étendue et reconfigurable pour l’affichage des motifs, le tout en pouvant générer une couleur spécifique de sortie (par exemple la couleur blanche) de jour comme de nuit.
Selon une variante de ce deuxième mode de réalisation, le guide de lumière comporte en outre au moins un groupe d’éléments d’injection de lumière disposés de manière adjacente à un bord du film, ladite au moins une source lumineuse étant couplée audit au moins un groupe d’éléments d’injection de lumière de telle sorte que les rayons lumineux issus de la source lumineuse sont totalement réfléchis à l’intérieur des éléments d’injection de lumière et sont redirigés vers le film.
Selon une autre variante de ce deuxième mode de réalisation, le dispositif lumineux comporte plusieurs sources lumineuses alignées transversalement à l’axe principal au niveau d’un bord du film.
De préférence, selon ce deuxième mode de réalisation de l’invention, la structure multicouche forme une nappe, par exemple une nappe sensiblement rectangulaire, ladite nappe étant en correspondance de forme avec le film.
De préférence encore, selon ce deuxième mode de réalisation de l’invention, le matériau électrochrome est du PEDOT, et ladite valeur de tension électrique prédéfinie est égale à 0,9 Volts. Une telle valeur de tension électrique provoque une augmentation de l’épaisseur de chaque élément électrochrome d’environ 70 nm.
Selon un mode de réalisation de l’invention, la valeur de tension électrique prédéfinie est comprise entre -1 V et + 1 V. Un tel contrôle peut être assuré en pratique par des niveaux de tension électrique bas, inférieur à 1 V en valeur absolue pour la couche de matériau électrochrome, ce qui induit une faible consommation énergétique.
A titre d’exemple, une paire d’électrodes comprend une électrode de travail (appelée « working electrode » en anglais) et un système d’électrodes comportant une contre-électrode (appelée « counter electrode » en anglais) et une électrode de référence (appelée « reference electrode » en anglais).
Selon un mode de réalisation de l’invention, le substrat de la structure multicouche est muni d’une nappe d’alimentation reliée d’une part au circuit électrique de commande et d’autre part aux bornes de la ou chaque paire d’électrodes.
Avantageusement, la nappe d’alimentation est constituée d’une carte de circuit imprimé flexible ou d’un film sur lequel des composants électroniques sont imprimés.
Un autre objet de l’invention concerne un projecteur de véhicule, notamment de véhicule automobile, comprenant un dispositif lumineux selon l’invention.
Un autre objet de l’invention concerne un véhicule comprenant un dispositif lumineux selon l’invention.
Ici, on entend par « véhicule » tout type de véhicule tel qu’un véhicule automobile, un cyclomoteur, une motocyclette, un robot de stockage dans un entrepôt, ou toute autre engin apte à embarquer au moins un passager ou destiné au transport de personnes ou d’objets.
Un autre objet de l’invention concerne un procédé de commande d’un dispositif lumineux de véhicule selon l’invention, le procédé étant mis en œuvre par le circuit électrique de commande et comportant une étape de commande de pilotage simultané des tensions électriques aux bornes de la ou des paire(s) d’électrodes respectives desdits au moins deux éléments électrochromes de ladite au moins une cellule, en fonction d’une consigne, ladite consigne étant telle que la lumière issue du faisceau source de lumière blanche et/ou de la source extérieure de lumière naturelle et réfléchie par la couche réfléchissante ressort de chaque élément électrochrome dans le cœur du guide de lumière avec la troisième ou la quatrième longueur d’onde prédéterminée, ladite consigne étant la valeur de tension électrique prédéfinie, la lumière ressortant de ladite au moins une cellule dans le cœur du guide de lumière avec la deuxième couleur prédéterminée dans le spectre visible.
Selon un mode de réalisation préféré de l’invention, lors de l’étape de commande de pilotage, les trois éléments électrochromes d’une même cellule sont alimentés simultanément, de telle sorte que lorsque le circuit électrique de commande impose la valeur de tension électrique prédéfinie aux bornes de la ou des paire(s) d’électrodes respectives desdits trois éléments électrochromes de la cellule, la lumière issue du faisceau source de lumière blanche et/ou de la source extérieure de lumière naturelle et réfléchie par la couche réfléchissante ressort de la cellule correspondante dans le cœur du guide de lumière avec une couleur blanche dans le spectre visible.
Un autre objet de l’invention concerne une utilisation d’un dispositif lumineux selon l’invention pour réaliser une fonction photométrique d’éclairage et/ou de signalisation d’un véhicule, en particulier une fonction d’indicateur de direction du véhicule.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à l’examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés sur lesquels :
Dans ce document, les termes « horizontal », « vertical » ou « transversal », « inférieur », « supérieur », « haut », « bas », « côté » sont définis par rapport à l’orientation du dispositif lumineux ou une pièce faisant partie du dispositif lumineux selon l’invention dans laquelle elle est destinée à être montée dans le véhicule. En particulier, dans cette demande, le terme « vertical » désigne une orientation perpendiculaire à l’horizon tandis que le terme « horizontal » désigne une orientation parallèle à l’horizon.
Sur la , on a représenté un repère orthogonal associé au dispositif lumineux pour véhicule. Ce repère est composé de trois axes X, Y et Z étant appelé, ici, respectivement axe longitudinal X, axe transversal Y et axe vertical Z.
La est une représentation schématique, en vue latérale, d’un dispositif lumineux 1 de véhicule selon un premier mode de réalisation de l’invention. Le dispositif lumineux 1 comprend un guide de lumière 6 au moins partiellement transparent ou translucide, une source lumineuse 8A, et un circuit électrique de commande 4. Le circuit électrique de commande 4 est par exemple connecté au réseau électrique du véhicule.
Comme illustré sur les figures 2 et 3, le guide de lumière 6 comporte un cœur 10 transparent ou translucide et une gaine (non représentée) enveloppant le cœur 10. Le guide de lumière 6 comporte en outre une structure multicouche 12 accolée au cœur 10.
Le guide de lumière 6 est allongé selon une direction principale d’extension D1 sensiblement horizontale. Le guide de lumière 6 est typiquement un guide de lumière cylindrique ou un guide de lumière surfacique, par exemple de section carrée ou ronde. Selon un exemple, le guide de lumière 6 est une fibre optique linéaire diffusante, pliée ou non, et constituée d’un matériau flexible, sans que cela ne soit limitatif dans le cadre de la présente invention. La fibre optique 6 est avantageusement constituée d’un matériau plastique au moins partiellement transparent ou translucide, notamment du polycarbonate (aussi appelé PC) ou encore du polyméthacrylate de méthyle (aussi appelé PMMA). La fibre optique 6 est par exemple constituée d'un matériau proche du PMMA pour le cœur de la fibre, et d’un autre matériau proche d'un fluoro-polymère pour la gaine. La fibre optique 6 est par exemple obtenue via un processus préalable d’extrusion, ou via tout autre processus de fabrication connu.
Comme illustré sur les figures 2 et 3, la structure multicouche 12 est composée de l’empilement d’un substrat 14, d’une couche réfléchissante 16, et d’une couche de matériau électrochrome 18.
Le substrat 14 est typiquement un substrat flexible. Par exemple, le substrat flexible 14 est en silicone, en polycarbonate ou en PMMA. Le substrat 14 a par exemple une épaisseur de 500 microns. Le substrat 14 est par exemple muni d’une nappe d’alimentation reliée au circuit électrique de commande 4. La nappe d’alimentation est typiquement constituée d’une carte de circuit imprimé flexible ou d’un film sur lequel des composants électroniques sont imprimés.
La couche réfléchissante 16 est typiquement une couche métallique. La couche métallique 16 est délimitée par une première face et une deuxième face. La première face de la couche métallique 16 est en contact avec une face du substrat 14. Par exemple, la couche métallique 16 peut être constituée d’aluminium, de chrome ou d’or, ou également d’un alliage d’au moins deux métaux parmi les trois métaux cités précédemment. La couche métallique 16 a par exemple une épaisseur comprise entre 70 et 100 nm.
La couche de matériau électrochrome 18 est délimitée par une troisième face 18A et une quatrième face 18B. Par électrochrome, il est entendu un matériau qui change de couleur lorsqu’une tension électrique lui est appliquée pendant une durée courte. Le changement de couleur est dû au fait qu’un seul type spécifique de longueurs d’onde, par exemple les longueurs d’onde d’une valeur spécifique ou dans un spectre de couleur visible spécifique, peut sortir de la couche de matériau électrochrome 18 en fonction de la valeur de la grandeur électrique appliquée. Ces longueurs d’onde spécifiques correspondent à une couleur dans le spectre visible et arrivent aux yeux d’un observateur. Celui-ci a donc l’impression que la couche de matériau 18 a changé de couleur. Le matériau conserve la nouvelle couleur après l’application tant que de la tension électrique lui est appliquée. Les troisième et quatrième faces 18A, 18B de la couche de matériau électrochrome 18 sont sensiblement parallèles l’une à l’autre. La troisième face 18A de la couche de matériau électrochrome 18 est en contact avec la deuxième face de la couche métallique 16. Une onde lumineuse incidente, ayant un spectre donné de longueurs d’onde, entre par la quatrième face 18B puis interfère avec le matériau électrochrome 18. Le phénomène d’interférence conduit à ce que le matériau électrochrome 18 renvoie des rayons lumineux par la quatrième face 18B, uniquement dans une gamme de longueurs d’onde restreinte, ou plus simplement, selon une couleur donnée. La couleur renvoyée par la couche de matériau électrochrome 18 est conditionnée par l’épaisseur de la cavité et/ou par les propriétés intrinsèques du matériau électrochrome 18, sa permittivité notamment, ainsi que par la couche réfléchissante 16 utilisée.
Le matériau électrochrome est par exemple un polymère, tel qu’un polymère de type PEDOT (poly(3,4-éthylènedioxythiophène)). Le matériau PEDOT utilisé peut être par exemple du PEDOT:PSS, aussi appelé poly(3,4 éthylènedioxythiophène) : poly(styrène-sulfonate de sodium, ou du PEDOT:Tos, aussi appelé poly(3,4 éthylènedioxythiophène) :Tosylate. D’autres exemples de matériaux d’oxyde conducteur transparent organique peuvent être utilisés pour le matériau électrochrome, comme de la cellulose par exemple. Une telle famille de matériaux d’oxyde conducteur transparent organique, aussi appelés TCO pour « Transparent Conductive Oxide » en anglais, permet de réaliser une cavité Fabry-Pérot, qui est flexible et transparente. Par ailleurs, un tel matériau électrochrome est réglable électrochimiquement dans la mesure où des réactions oxydo-réductions (encore communément appelé « redox ») peuvent se produire entre ce type de matériau et l’électrolyte sous une stimulation électrique (par exemple sous une tension électrique). Bien entendu, d’autres matériaux peuvent être utilisés tant qu’ils présentent les propriétés adaptées à une application automobile telles qu’une conductivité ionique élevée, un aspect physique dans l’état de repos différent de l’aspect physique dans l'état excité, et une capacité de former une cavité Fabry Pérot quel que soit son état. En outre, le matériau peut être emballé comme une cellule solide. Aucune restriction n’est attachée au matériau électrochrome utilisé dans la couche de matériau électrochrome 18.
La couche de matériau électrochrome 18 est ici structurée en N éléments électrochromes. Une portion de la structure multicouche avec N éléments électrochromes E1, E2, E3,… et EN, est représentée sur les figures 2 et 3, avec N égal à 9. Par exemple, la couche de matériau électrochrome 18 est structurée en une rangée de N éléments électrochromes. Dans l’exemple illustré, la rangée de N éléments électrochromes s’étend suivant la direction principale d’extension D1. Chaque élément électrochrome parmi les N éléments électrochromes est encapsulé dans une solution ou un gel d’électrolyte 15 (visible sur la ), auquel est connectée une paire d’électrodes prévue pour polariser en tension l’élément électrochrome correspondant. L’encapsulation et l’agencement des N éléments électrochromes et l’agencement des N paires d’électrodes correspondantes sur chaque élément électrochrome sont effectués similairement à ceux d’une plaque de cristaux liquides. L’ensemble des N paires d’électrodes est connecté par exemple à une batterie basse tension (non représentée) et relié au circuit électrique de commande 4 via la nappe d’alimentation du substrat 14. Plus précisément, l’ensemble des N éléments électrochromes est réparti entre un premier sous-groupe d’éléments électrochromes E1, E4, E7, un deuxième sous-groupe d’éléments électrochromes E2, E5, E8et un troisième sous-groupe d’éléments électrochromes E3, E6, E9. Les éléments électrochromes des premier, deuxième et troisième sous-groupe d’éléments électrochromes sont entrelacés trois à trois le long de la couche de matériau électrochrome 18. Ainsi, dans l’exemple de réalisation particulier représenté sur les figures 2 et 3, trois premiers éléments électrochromes E1, E4, E7appartiennent au premier sous-groupe d’éléments électrochromes, trois autres éléments électrochromes E2, E5, E8appartiennent au deuxième sous-groupe d’éléments électrochromes, et trois autres éléments électrochromes E3, E6, E9appartiennent au troisième sous-groupe d’éléments électrochromes. Chaque ensemble P1, P2, P3de trois éléments électrochromes adjacents (E1, E2, E3), (E4, E5, E6), (E7, E8, E9) des premier, deuxième et troisième sous-groupe d’éléments électrochromes forme une cellule (ou pixel). On entend en effet ici par « pixel » une cellule individuelle de la couche de matériau électrochrome 18, comprenant plusieurs (ici trois) éléments électrochromes (E1, E2, E3), (E4, E5, E6), (E7, E8, E9). Dans l’exemple de réalisation illustré sur les figures 2 et 3, la couche de matériau électrochrome 18 comporte trois pixels P1, P2, P3. Dans la présente invention, les trois éléments électrochromes adjacents d’un même pixel P1, P2, P3présentent des épaisseurs distinctes lorsqu’aucune tension électrique ne leur est appliquée. Par exemple, dans l’exemple de réalisation des figures 2 et 3, et pour une couche de matériau électrochrome 18 en matériau PEDOT, les éléments électrochromes E1, E4, E7du premier sous-groupe d’éléments électrochromes présentent une épaisseur sensiblement égale à 60 nm, les éléments électrochromes E2, E5, E8du deuxième sous-groupe d’éléments électrochromes présentent une épaisseur sensiblement égale à 100 nm, et les éléments électrochromes E3, E6, E9du troisième sous-groupe d’éléments électrochromes présentent une épaisseur sensiblement égale à 150 nm.
On décrit ci-après comment est pilotée la couleur d’un pixel parmi les N/3 pixels de la couche de matériau électrochrome 18. Un tel pixel agit comme une cavité Fabry-Pérot formée par la portion de la troisième face 18A et la portion de la quatrième face 18B correspondantes. Cette cavité produit, à partir de la lumière qu’elle reçoit, des interférences de longueur d’onde déterminée. Ces interférences se traduisent par des réflexions multiples de rayons d’une longueur d’onde donnée se propageant à l’intérieur de la cavité. De fait, c’est par un phénomène d’interférences, et non d’absorption comme lorsque des pigments ou des colorants sont utilisés, que le pixel produit, pour un observateur, un rendu coloré. La couleur est obtenue par le rapport entre l'épaisseur de la cavité, la longueur d'onde et l'indice de réfraction. Ces trois paramètres permettent, en utilisant une couche réfléchissante accolée à la cavité, d'obtenir une surface colorée réfléchissante. On appelle une telle couleur “structurelle”, car obtenue par interférence de rayons lumineux incidents avec le matériau électrochrome, et car cette approche permet d'obtenir une couleur sans utiliser de pigments ou de colorants. La couche de matériau électrochrome 18 est fine à une échelle sub-longueur d’onde, par exemple de l’ordre de quelques nanomètres d’épaisseur ou comprise entre 50 et 800 nm, par exemple entre 75 et 300 nm, et donc à la fois peu encombrante et légère. La fonction d’affichage étant structurellement liée à la couche de matériau électrochrome, le dispositif lumineux 1 est également très robuste, notamment aux chocs mécaniques et aux variations de température. Une cavité Fabry-Pérot peut renvoyer environ entre 60% et 90 % de l’intensité lumineuse incidente, ce qui permet une bonne visibilité du dispositif lumineux 1 par temps ensoleillé. Davantage de détails sur une telle couche de matériau électrochrome 18, ainsi que sur la manière de choisir une couleur à partir du traitement UV qui est appliqué au matériau électrochrome, de l’intensité du traitement et de sa durée notamment, en fonction du matériau électrochrome et en fonction de la couche réfléchissante 16, sont détaillés dans l’article “Tunable Structural Color Images by UV-Patterned Conducting Polymer Nanofilms on Metal Surfaces”, de Shangzi Chen et Al, Advanced Materials, 2021, 33, 2102451, publié par Wiley-VCH GmBH.
Chaque élément électrochrome E1, E2, E3,… et ENd’un pixel donné de la couche de matériau électrochrome 18 est ainsi apte à recevoir des rayons lumineux incidents par une surface correspondant à la quatrième face 18B de la couche de matériau électrochrome 18, et à renvoyer des rayons lumineux parmi les rayons lumineux incidents depuis cette surface 18B. Comme indiqué plus haut, les rayons lumineux renvoyés ont une longueur d’onde comprise dans un intervalle défini au moins par des propriétés du matériau électrochrome et/ou par une épaisseur de la couche de matériau électrochrome 18. Les éléments électrochromes (E1, E4, E7), (E2, E5, E8), (E3, E6, E9) d’un même sous-groupe d’éléments présentent des dimensions géométriques égales lorsque non alimentés électriquement.
La source lumineuse 8A est disposée à une extrémité du guide de lumière 6 et est configurée pour émettre un faisceau source de lumière blanche dans le cœur 10 du guide de lumière 6. La source lumineuse 8A est avantageusement une source lumineuse essentiellement ponctuelle, notamment du type semi-conducteur, par exemple du type diode à électroluminescence ou encore une source laser.
Le circuit électrique de commande 4 est relié aux électrodes des premier, deuxième et troisième sous-groupe d’éléments électrochromes via un même ensemble de fils d’alimentation appartenant à la nappe d’alimentation, ces fils d’alimentation étant visibles sur les figures 2 et 3 (ceci permet de simplifier grandement le circuit électrique de commande 4, comparativement aux solutions précédentes pour lesquelles plusieurs ensembles de fils d’alimentation sont reliés de manière différenciée aux électrodes des premier, deuxième et troisième sous-groupe d’éléments électrochromes). Le circuit électrique de commande 4 permet de commander la tension électrique aux bornes des N éléments électrochromes de la couche de matériau électrochrome 18, les tensions électriques imposées par le circuit électrique de commande 4 sur les électrodes des différents éléments électrochromes (E1, E2, E3,…E9) étant égales. Par exemple, la tension électrique aux bornes de chaque paire d’électrodes varie entre une tension électrique minimale de – 1 Volts et une tension électrique maximale de + 1 Volts. L’épaisseur de la couche de matériau électrochrome 18 a une influence sur la couleur perçue par un observateur. Par exemple, une couche de PEDOT d’épaisseur égale à 150 nm, lorsqu’elle reçoit une lumière de spectre lumineux à large bande, produit par réflexion une couleur jaune. Une couche de PEDOT d’épaisseur égale à 100 nm, lorsqu’elle reçoit une lumière de spectre lumineux à large bande, produit par réflexion une couleur cyan. Une couche de PEDOT d’épaisseur égale à 60 nm, lorsqu’elle reçoit une lumière de spectre lumineux à large bande, produit par réflexion une couleur magenta. Dans la présente invention, les trois éléments électrochromes adjacents d’un même pixel de la couche de matériau électrochrome 18 sont d’épaisseur distincte lorsqu’aucune tension électrique ne leur est appliquée, et l’épaisseur de la couche de matériau électrochrome 18 elle-même est fonction de la tension électrique d’alimentation fournie par le circuit électrique de commande 4, ce qui influence donc la couleur perçue par un observateur. Par exemple, pour une même tension électrique d’alimentation aux bornes d’une paire d’électrodes, une couche 18 de matériau PEDOT d’épaisseur initiale égale à 150 nm produit par réflexion une couleur rouge (de longueur d’onde comprise entre 620 nm et 630 nm), avec une augmentation d’épaisseur de la couche d’environ 70 nm ; une couche 18 de matériau PEDOT d’épaisseur initiale égale à 100 nm produit par réflexion une couleur verte, avec une augmentation d’épaisseur de la couche d’environ 70 nm ; et une couche 18 de matériau PEDOT d’épaisseur initiale égale à 60 nm produit par réflexion une couleur bleue (de longueur d’onde sensiblement égale à 450 nm), avec une augmentation d’épaisseur de la couche d’environ 70 nm. Ainsi, et comme illustré sur la , lorsque le circuit électrique de commande 4 impose une même valeur de tension électrique d’alimentation prédéfinie comprise entre – 1 Volts et + 1 Volts aux bornes des paires d’électrodes des différents éléments électrochromes (E1, E2, E3,…E9), la lumière issue du faisceau source de lumière blanche et/ou d’une source extérieure de lumière naturelle (telle que par exemple le soleil) et réfléchie par la couche réfléchissante 16 traverse les éléments électrochromes E1, E4, E7du premier sous-groupe d’éléments électrochromes et ressort dans le cœur 10 du guide de lumière 6 avec une première longueur d’onde prédéterminée correspondant à la couleur bleue dans le spectre visible, traverse les éléments électrochromes E2, E5, E8du deuxième sous-groupe d’éléments électrochromes et ressort dans le cœur 10 du guide de lumière 6 avec une deuxième longueur d’onde prédéterminée correspondant à la couleur verte dans le spectre visible, et traverse les éléments électrochromes E3, E6, E9du troisième sous-groupe d’éléments électrochromes et ressort dans le cœur 10 du guide de lumière 6 avec une troisième longueur d’onde prédéterminée correspondant à la couleur rouge dans le spectre visible. En variante au mode de réalisation représenté sur les figures 2 et 3, il est possible dans un mode de réalisation alternatif de simplifier le montage électrique en appliquant une tension aux bornes de paires d'électrodes de différents pixels, ces pixels étant configurés tels que sur la bis. Dans ce cas, chaque pixel ou cellule de trois éléments électrochromes E1, E2, E3est muni de deux électrodes 19A, 19B, chaque électrode 19A, 19B étant commune aux trois éléments électrochromes E1, E2, E3et étant reliée aux trois électrochromes E1, E2, E3.Ce mode de réalisation alternatif permet ainsi de réduire le nombre d’électrodes utilisées (et donc de connexions électriques entre le circuit électrique de commande 4 et les pixels ou cellules), et de simplifier ainsi davantage encore le montage électrique.
Ainsi, lorsque le circuit électrique de commande 4 impose la valeur de tension électrique d’alimentation prédéfinie aux bornes des électrodes de tous les éléments électrochromes d’un même pixel P1, P2, P3donné (sur la tous les pixels P1, P2, P3de la couche 18 sont allumés), la lumière issue du faisceau source de lumière blanche et/ou de la source extérieure de lumière naturelle et réfléchie par la couche réfléchissante 16 traverse les éléments électrochromes de ce pixel P1, P2, P3et ressort du pixel, dans le cœur 10 du guide de lumière 6, avec une couleur blanche correspondant à un mélange entre les couleurs bleue, verte et rouge. En effet, les trois éléments adjacents (E1, E2, E3), (E4, E5, E6), (E7, E8, E9) d’un même pixel P1, P2, P3donné sont agencés de manière suffisamment proche les uns des autres pour que l’œil d’un observateur perçoive une couleur blanche unique émise par ce pixel, par mélange des couleurs bleue, verte et rouge émises par les trois éléments adjacents. Ici, lorsqu’alimentés respectivement par la même tension d’alimentation, les éléments E1, E4, E7du premier sous-groupe d’éléments ont une épaisseur inférieure aux éléments E2, E5, E8du deuxième sous-groupe d’éléments, qui ont eux-mêmes une épaisseur inférieure aux éléments E3, E6, E9du troisième sous-groupe d’éléments. Lorsqu’aucune tension électrique d’alimentation n’est appliquée aux bornes des électrodes des éléments électrochromes d’un même pixel P1, P2, P3donné, la lumière issue du faisceau source de lumière blanche et/ou de la source extérieure de lumière naturelle et réfléchie par la couche réfléchissante 16 traverse les éléments électrochromes de ce pixel P1, P2, P3et ressort du pixel, dans le cœur 10 du guide de lumière 6, avec une couleur noire correspondant à un mélange entre les couleurs magenta, cyan et jaune.
En outre, pour chaque élément (E1, E2, E3), (E4, E5, E6), (E7, E8, E9) d’un pixel P1, P2, P3donné, en jouant sur la géométrie de cet élément (en particulier sur sa longueur), la quantité de rayons lumineux traversant cet élément varie, ce qui donne, pour une tension d’alimentation de l’élément fixée à la valeur de tension d’alimentation prédéfinie, un ton et une proportion de la couleur correspondante (rouge, verte ou bleue) différents dans le mélange final de couleurs obtenu en sortie du pixel. Plus précisément, la quantité de rayons lumineux traversant un élément électrochrome E1, E2, E3,… et ENdonné, qui est fonction de la géométrie de cet élément (en particulier de sa longueur), influence directement la hauteur du pic de la longueur d’onde correspondant à cet élément (première, deuxième ou troisième longueur d’onde prédéterminée) dans le mélange final de couleurs obtenu en sortie du pixel.
Ainsi, le circuit électrique de commande 4, par réception d’une consigne envoyée par exemple par un utilisateur (la consigne étant la valeur de tension électrique d’alimentation prédéfinie), permet de piloter la tension électrique aux bornes de chaque paire d’électrodes afin de contrôler la couleur du pixel correspondant. Plus précisément, lorsque le circuit électrique de commande 4 impose la valeur de tension électrique prédéfinie aux bornes d’une des paires d’électrodes d’un élément électrochrome (selon que cet élément électrochrome appartient au premier, deuxième ou troisième sous-groupe d’éléments électrochromes), la lumière issue du faisceau source de lumière blanche (émis par la source lumineuse 8A) et/ou de la source extérieure de lumière naturelle et réfléchie par la couche réfléchissante 16 traverse l’élément électrochrome correspondant E1, E2, E3,…EN, et ressort dans le cœur 10 du guide de lumière 6 avec la première, deuxième ou troisième longueur d’onde prédéterminée dans le spectre visible. Lorsque les trois éléments électrochromes adjacents d’un même pixel sont alimentés simultanément par le circuit électrique de commande 4, la configuration géométrique particulière des éléments électrochromes influence le mélange final de couleurs obtenu en sortie du pixel, le faisceau lumineux en sortie du pixel présentant une couleur et un ton prédéterminés.
La fonction photométrique d’éclairage et/ou de signalisation, ou la signature ou l’animation visuelle, produite par le dispositif lumineux 1, est ainsi constituée des N/3 pixels dont la couleur est pilotée par la tension électrique ordonnée par le circuit électrique de commande 4. Cette fonction photométrique d’éclairage et/ou de signalisation, ou cette signature ou animation visuelle, est ainsi personnalisable.
Sur les figures 4 à 10 sont représentés trois éléments électrochromes adjacents E1, E2, E3qui appartiennent à un même pixel P1.
En particulier, la représente les trois éléments électrochromes E1, E2, E3lorsqu’aucune tension électrique d’alimentation n’est appliquée aux bornes de la ou des électrode(s) des éléments électrochromes. Comme indiqué précédemment, la lumière issue du faisceau source de lumière blanche et/ou de la source extérieure de lumière naturelle et réfléchie par la couche réfléchissante traverse les éléments électrochromes E1, E2, E3et ressort du pixel, dans le cœur 10 du guide de lumière 6, avec une couleur noire correspondant à un mélange entre les couleurs magenta, cyan et jaune. La représente les trois éléments électrochromes E1, E2, E3lorsqu’une même tension électrique d’alimentation est appliquée aux bornes de la ou des électrode(s) des éléments électrochromes. Comme indiqué précédemment, la lumière issue du faisceau source de lumière blanche et/ou de la source extérieure de lumière naturelle et réfléchie par la couche réfléchissante traverse les éléments électrochromes E1, E2, E3et ressort du pixel, dans le cœur 10 du guide de lumière 6, avec une couleur blanche correspondant à un mélange entre les couleurs bleue, verte et rouge.
Les figures 6 à 10 illustrent différentes configurations géométriques possibles pour les trois éléments électrochromes E1, E2, E3 selon un exemple de réalisation de l’invention. Les trois éléments électrochromes E1, E2, E3 peuvent ainsi être disposés les uns à côté des autres dans un alignement linéaire ( ), ou bien définir des formes d’anneaux concentriques ( ), ou encore être disposés sous forme d’un empilement compact s’inscrivant dans une forme (virtuelle) rectangulaire ou carrée R1 (figures 8 à 10). On comprend ainsi qu’en choisissant de tels exemples de configurations géométriques pour les trois éléments électrochromes E1, E2, E3, il est possible d’optimiser avantageusement la taille du pixel correspondant en rendant ce dernier particulièrement compact et en l’alimentant avec une même tension électrique d’alimentation sur tout le pixel.
La est une représentation schématique, en vue latérale, d’une partie d’un dispositif lumineux 20 de véhicule selon un deuxième mode de réalisation de l’invention. Le dispositif lumineux 20 comprend un guide de lumière 105, une source lumineuse (non représentée sur la figure pour des raisons de clarté), et un circuit électrique de commande (non représenté). Le circuit électrique de commande est par exemple connecté au réseau électrique du véhicule.
Le guide de lumière 105 est ici un guide de lumière surfacique comprenant une nappe flexible 110 munie d’un cœur 111, ainsi qu’une structure multicouche (non représentée sur la ), elle-même sous la forme d’une nappe et accolée à la nappe flexible 110. Le cœur 111, qui se présente sous la forme d’un film flexible, est apte à recevoir des rayons lumineux par une tranche d’injection de lumière 114 et à renvoyer les rayons lumineux dans une direction X sensiblement normale à une surface de la nappe qui s’étend ainsi dans un plan Y-Z sur la . La nappe 110 est typiquement de forme rectangulaire, comme illustré sur la .
Le guide de lumière 105 comprend en outre un groupe 120 d’éléments d’injection de lumière 120.1 disposé en amont de la nappe flexible 110..
On entend par « nappe » un élément optique dont l’une des dimensions est très inférieure aux deux autres dimensions dans l’espace, par exemple inférieure d’un ou plusieurs ordres de grandeur. Comme illustré sur la , on considère ici une nappe flexible dont l’épaisseur selon l’axe X est inférieure d’au moins deux ordres de grandeur à ses dimensions selon le plan Y-Z dans lequel la nappe de flexible 110 s’étend.
La nappe flexible 110 comprend un ensemble de microstructures 113, ici réalisé dans la partie du cœur 111, aptes à renvoyer les rayons lumineux guidés dans le guide de lumière en-dehors de la nappe flexible 110, notamment dans une ou plusieurs directions sensiblement selon l’axe X. Dans un exemple de réalisation, les rayons lumineux ressortent dans la direction +X, à savoir sensiblement parallèlement à l’axe véhicule Ox, vers l’extérieur de la face avant du véhicule.
La structure multicouche, accolée à la nappe flexible 110, est composée de l’empilement d’un substrat, d’une couche réfléchissante, et d’une couche de matériau électrochrome. La couche de matériau électrochrome comprend des éléments électrochromes analogues aux éléments électrochromes E1,..,E9décrits en lien avec le dispositif lumineux 1 selon le premier mode de réalisation de l’invention, et qui ne seront donc pas décrits plus en détails ici. En particulier, les éléments électrochromes sont répartis en pixels, autrement dit en groupes d’éléments électrochromes répartis entre un premier sous-groupe d’éléments électrochromes, un deuxième sous-groupe d’éléments électrochromes et un troisième sous-groupe d’éléments électrochromes. Comme dans le premier mode de réalisation de l’invention, les éléments électrochromes des premier, deuxième et troisième sous-groupes d’éléments électrochromes présentent des épaisseurs distinctes lorsqu’aucune tension électrique ne leur est appliquée. Les éléments électrochromes sont configurés pour former des cavités Fabry-Pérot dans un état excité. Les microstructures 113 permettent de découpler les rayons lumineux circulant au sein du cœur 111, autrement dit les microstructures 113 dévient les rayons lumineux qui se propagent dans le cœur 111 du guide de lumière 105 et les renvoient vers les éléments électrochromes de la couche de matériau électrochrome.
Le film flexible 111 (ou cœur) est typiquement de forme rectangulaire, comme illustré sur la . Le film flexible 111 peut être un film de substrat en polycarbonate, PC, en polyméthacrylate de méthyle, PMMA, en polyuréthane thermoplastique, TUP, ou en polytéréphtalate d’éthylène, PET. Le film flexible 111 peut avoir une épaisseur, soit une dimension selon l’axe X, comprise entre 12 et 1000 micromètres. Plus précisément, l’épaisseur du film flexible 111 peut être comprise entre 50 et 1000 micromètres, par exemple entre 200 et 500 micromètres. En variante, c’est la nappe flexible 110 qui a une épaisseur comprise entre 200 et 1000 micromètres.
Les matériaux précités, associés à une épaisseur faible comme décrite ci-dessus, permettent l’obtention d’un film flexible et transparent 111. D’autres matériaux peuvent être prévus pour la composition du film flexible 111. Il est toutefois préférable selon l’invention de prévoir des matériaux déformables et transparents.
La nappe flexible 110 s’étend selon un axe principal d’extension D2, qui correspond ici à la direction Y sur la . L’axe principal D2 selon lequel s’étend le film 111 forme un axe privilégié de propagation de la lumière au sein du film, les rayons lumineux issus du faisceau source de lumière blanche (lui-même issu de la source lumineuse 28 – comme cela sera décrit par la suite) se propageant dans la nappe flexible par réflexion interne totale selon ledit axe principal D2.
La nappe 110 peut comprendre en outre une ou deux couches de protection 112.1 et 112.2 optionnelles, qui permettent de protéger mécaniquement le film flexible 111. En outre, l’une des couches de protection 112.1 et 112.2 au moins peut comprendre un traitement anti-UV, permettant de protéger le film flexible contre les rayons UV, une fois que les microstructures 113 ont été gravées. Sans une telle protection UV, le motif projeté par le guide de lumière 105 est susceptible de se dégrader avec le temps, notamment lorsqu’il est exposé aux rayons du soleil.
Le film flexible 111 et les couches de protection 112.1 et 112.2, formant ici la nappe flexible 110, sont représentés de manière espacée sur la , à titre illustratif uniquement. On comprendra toutefois que les couches de protection 112.1 et 112.2 peuvent être accolées au film flexible, par laminage notamment. Les couches de protection 112.1 et 112.2 présentent un indice de réfraction différent de celui du film flexible 111 de façon à permettre une réflexion totale interne dans le film flexible 111.
La nappe 110 étant flexible, elle n’est pas nécessairement comprise dans un plan mais peut être incurvée, selon la position dans laquelle elle est placée et les contraintes mécaniques qui lui sont appliquées.
Les microstructures 113 peuvent être aptes à ce que les rayons lumineux sortant du film flexible 111 forment un motif. A cet effet, les microstructures 113 peuvent être gravées par impression ultraviolet, de manière à renvoyer les rayons lumineux au travers de la surface du film flexible selon le motif souhaité. Par exemple, les microstructures 113 sont réparties de manière à projeter une lumière homogène sur l’ensemble de la surface du film flexible 111. On parle alors de motif homogène dans ce qui suit.
Avantageusement, les microstructures 113 peuvent être réparties selon l’axe Y de manière à ce qu’une densité linéique de microstructures 113 soit proportionnelle à la distance par rapport à la tranche d’injection de lumière 114 par laquelle sont reçus les rayons lumineux injectés par un groupe 120 d’éléments d’injection de lumière 120.1. Autrement dit, plus les microstructures 113 sont éloignées de la tranche d’injection de lumière 114, plus elles sont densément regroupées. Une telle répartition permet avantageusement d’assurer une répartition homogène selon l’axe Y de l’intensité lumineuse du motif émis par la nappe flexible 110. Le groupe 120 est couplé avec au moins une source de lumière (non représentée sur la ) de façon à recevoir les rayons lumineux R émis par ladite source dans chacun des éléments d’injection de lumière.
En variante non représentée de ce deuxième mode de réalisation de l’invention, le groupe 120 d’éléments d’injection de lumière 120.1 est remplacé par plusieurs sources lumineuses alignées transversalement à l’axe principal D2 d’extension du film 111, au niveau d’un bord du film 111 (le bord en question étant parallèle à la direction Z de la figure précédente). Chaque source lumineuse est configurée pour émettre un faisceau source de lumière blanche directement dans le film 111 (autrement dit, selon cette variante du deuxième mode de réalisation de l’invention, il n’y a plus d’éléments d’injection de lumière).
De manière similaire au premier mode de réalisation de l’invention, le circuit électrique de commande est relié aux électrodes des premier, deuxième et troisième sous-groupe d’éléments électrochromes via un même ensemble de fils d’alimentation. Le circuit électrique de commande permet de commander la tension électrique aux bornes des éléments électrochromes 113 de la couche de matériau électrochrome, les tensions électriques imposées par le circuit électrique de commande sur les électrodes des différents éléments électrochromes 113 étant égales (autrement dit le circuit électrique commande l’augmentation d’épaisseur, et donc le changement de couleur afférent, de tous les éléments électrochromes avec la même valeur de tension électrique prédéfinie). Par exemple, la tension électrique aux bornes de chaque paire d’électrodes varie entre une tension électrique minimale de – 1 Volts et une tension électrique maximale de + 1 Volts (la valeur de la tension électrique prédéfinie étant par exemple sensiblement égale à 0,9 Volts lorsque le matériau électrochrome de la couche de matériau électrochrome est du PEDOT).
On décrit ci-après un procédé de commande du dispositif lumineux 1, 20 précédemment décrit, mis en œuvre par le circuit électrique de commande 4.
Lorsqu’un utilisateur ou un système tiers du véhicule souhaite générer une animation visuelle sur le dispositif lumineux 1, 20, celui-ci envoie une consigne au circuit électrique de commande 4. Cette consigne est représentative d’un ensemble de tensions électriques (de même valeur) à appliquer aux éléments électrochromes de la couche de matériau électrochrome 18 (via leurs paires d’électrodes respectives). L’ensemble de tensions électriques traduit un motif coloré à faire afficher sur le guide de lumière 6 via les éléments électrochromes E1, E2, E3,…EN, 113. Le circuit électrique de commande 4 peut éteindre ou allumer sélectivement les éléments électrochromes E1, E2, E3,…EN, 113, et piloter la tension électrique d’alimentation de ces derniers pour générer la couleur particulière émise par ceux-ci. Dans les deux exemples de réalisation particulier représentés sur les figures 1 à 11, lorsque les trois éléments électrochromes adjacents d’un même pixel P1, P2, P3sont alimentés simultanément par le circuit électrique de commande 4, la lumière issue du faisceau source de lumière blanche et/ou de la source extérieure de lumière naturelle et réfléchie par la couche réfléchissante 16 traverse les éléments électrochromes de ce pixel P1, P2, P3et ressort du pixel, dans le cœur 10 du guide de lumière 6, avec une couleur blanche dans le spectre visible, le ton de cette couleur blanche étant fonction de la géométrie particulière choisie pour les éléments électrochromes en question (et dépendant de cette géométrie). Lorsqu’aucune tension électrique d’alimentation n’est appliquée aux électrodes des trois éléments électrochromes adjacents d’un même pixel P1, P2, P3, la lumière issue du faisceau source de lumière blanche et/ou de la source extérieure de lumière naturelle et réfléchie par la couche réfléchissante 16 traverse les éléments électrochromes de ce pixel P1, P2, P3et ressort du pixel, dans le cœur 10 du guide de lumière 6, avec une couleur noire dans le spectre visible, le ton de cette couleur noire étant fonction de la géométrie particulière choisie pour les éléments électrochromes en question (et dépendant de cette géométrie). Dans le but de générer une animation visuelle ou de voir au besoin le guide de lumière 6 illuminé en continu, le circuit électrique de commande 4 pilote à haute fréquence la tension électrique aux bornes de chaque paire d’électrodes, typiquement à une fréquence sensiblement comprise entre 10 Hz et 50 Hz.
Le faisceau d’éclairage généré par le guide de lumière 6 du dispositif lumineux 1 peut être utilisé avantageusement pour réaliser une fonction photométrique réglementaire, en particulier une fonction photométrique d’éclairage et/ou de signalisation d’un véhicule, et de préférence une fonction d’indicateur de direction du véhicule. Le faisceau d’éclairage généré par le dispositif lumineux 1 peut également être utilisé pour réaliser une fonction photométrique de type « feu de jour », ou encore être utilisé sein d’un éclairage intérieur d’un véhicule (le module lumineux étant par exemple monté dans le plafonnier du véhicule), ou encore pour produire une signature ou des animations visuelles sur le véhicule de jour comme de nuit (avec la même couleur de sortie).
Claims (16)
- Dispositif lumineux (1 ; 20) de véhicule comportant un guide de lumière (6 ; 105) au moins partiellement transparent ou translucide, et au moins une source lumineuse (8A ; 28) disposée à une extrémité ou à un bord du guide de lumière (6 ; 105), le guide de lumière (6 ; 105) comprenant un cœur transparent ou translucide (10 ; 111), la source lumineuse (8A ; 28) étant configurée pour émettre un faisceau source de lumière blanche dans le cœur (10 ; 111) du guide de lumière (6 ; 105), le cœur (10 ; 111) du guide de lumière (6 ; 105) s’étendant selon un axe principal (D1 ; D2) et étant apte à recevoir un faisceau lumineux issu de la source lumineuse (8A ; 28) et/ou d’une source extérieure de lumière naturelle, les rayons lumineux issus du faisceau source de lumière blanche se propageant dans ledit cœur (10 ; 111) selon ledit axe principal (D1 ; D2) par réflexion interne totale, ledit cœur (10 ; 111) étant configuré de sorte à permettre aux rayons lumineux de sortir du cœur (10 ; 111) par une face latérale de sortie dont la normale est perpendiculaire audit axe principal (D1 ; D2),
caractérisé en ce que le guide de lumière (6 ; 105) comporte en outre une structure multicouche (12 ; 110) accolée au cœur (10 ; 111) et comprenant un substrat (14), une couche réfléchissante (16), et une couche de matériau électrochrome (18) comprenant au moins une cellule (P1, P2, P3), ladite au moins une cellule (P1, P2, P3) comportant au moins deux éléments électrochromes (E1, E2, E3,…E9; 113), chaque élément électrochrome (E1, E2, E3,…E9; 113) ou lesdits au moins deux éléments électrochromes étant encapsulé(s) dans une couche d’électrolyte qui est connectée à une paire d’électrodes apte à recevoir une tension électrique, chaque élément électrochrome étant apte à recevoir des rayons lumineux incidents par une surface (18B) et à renvoyer des rayons lumineux parmi les rayons lumineux incidents depuis ladite surface (18B), lesdits rayons lumineux renvoyés ayant une longueur d’onde comprise dans un intervalle défini au moins par une épaisseur de la couche de matériau électrochrome, lesdits au moins deux éléments électrochromes (E1, E2, E3,…E9; 113) présentant des épaisseurs distinctes lorsqu’aucune tension électrique ne leur est appliquée, de telle sorte que les rayons lumineux issus du faisceau source de lumière blanche et/ou de la source extérieure de lumière naturelle et réfléchis par la couche réfléchissante (16) ressortent desdits au moins deux éléments électrochromes (E1, E2, E3,…E9; 113) dans le cœur (10 ; 111) du guide de lumière (6 ; 105) respectivement avec une première et une deuxième longueurs d’onde prédéterminées dans le spectre visible, les rayons lumineux ressortant alors de ladite au moins une cellule (P1, P2, P3) avec une première couleur prédéterminée correspondant à un mélange entre les couleurs associées auxdites première et deuxième longueurs d’onde prédéterminées ;
et en ce que le dispositif lumineux (1 ; 20) comporte en outre un circuit électrique de commande (4) relié aux électrodes desdits au moins deux éléments électrochromes (E1, E2, E3,…E9; 113) et configuré pour piloter la tension électrique aux bornes de la ou chaque paire d’électrodes, les tensions électriques imposées par le circuit électrique de commande (4) sur les électrodes desdits au moins deux éléments électrochromes (E1, E2, E3,…E9; 113) étant égales, de telle sorte que lorsque le circuit électrique de commande (4) impose une valeur de tension électrique prédéfinie aux bornes de la ou des paire(s) d’électrodes respectives desdits au moins deux éléments électrochromes (E1, E2, E3,…E9; 113), les rayons lumineux issus du faisceau source de lumière blanche et/ou de la source extérieure de lumière naturelle et réfléchis par la couche réfléchissante (16) ressortent desdits au moins deux éléments électrochromes (E1, E2, E3,…E9; 113) dans le cœur (10 ; 111) du guide de lumière (6 ; 105) respectivement avec une troisième et une quatrième longueurs d’onde prédéterminées dans le spectre visible, et lorsque lesdits au moins deux éléments électrochromes (E1, E2, E3,…E9; 113) sont alimentés simultanément, les rayons lumineux ressortent de ladite au moins une cellule (P1, P2, P3) avec une deuxième couleur prédéterminée, distincte de la première couleur et correspondant à un mélange entre les couleurs associées auxdites troisième et quatrième longueurs d’onde prédéterminées. - Dispositif lumineux (1 ; 20) selon la revendication 1, dans lequel la couche de matériau électrochrome (18) est structurée en une pluralité de cellules (P1, P2, P3) de composition identique.
- Dispositif lumineux (1 ; 20) selon la revendication 2, dans lequel chaque cellule (P1, P2, P3) comporte trois éléments électrochromes (E1, E2, E3,…E9; 113), les trois éléments électrochromes d’une même cellule présentant des épaisseurs distinctes lorsqu’aucune tension électrique ne leur est appliquée ; dans lequel, pour chaque cellule (P1, P2, P3), lorsqu’aucune tension électrique n’est appliquée aux trois éléments électrochromes de la cellule, les rayons lumineux issus du faisceau source de lumière blanche et/ou de la source extérieure de lumière naturelle et réfléchis par la couche réfléchissante (16) ressortent des éléments électrochromes dans le cœur (10 ; 111) du guide de lumière (6 ; 105) respectivement avec une première, une deuxième et une troisième longueurs d’onde prédéterminées correspondant respectivement à la couleur magenta, à la couleur cyan et à la couleur jaune dans le spectre visible, les rayons lumineux ressortant alors de la cellule (P1, P2, P3) avec une couleur noire correspondant à un mélange entre les couleurs magenta, cyan et jaune ; et dans lequel le circuit électrique de commande (4) est configuré de telle sorte que, pour chaque cellule (P1, P2, P3), lorsque le circuit électrique de commande (4) applique ladite valeur de tension électrique sur un premier élément électrochrome (E1, E4, E7) de la cellule, sur un deuxième élément électrochrome (E2, E5, E8) de la cellule ou sur un troisième élément électrochrome (E3, E6, E9) de la cellule, les rayons lumineux issus du faisceau source de lumière blanche et/ou de la source extérieure de lumière naturelle et réfléchis par la couche réfléchissante (16) ressortent de l’élément correspondant (E1, E2, E3,…E9; 113) dans le cœur (10 ; 111) du guide de lumière (6 ; 105) avec respectivement une quatrième, une cinquième ou une sixième longueur d’onde prédéterminée correspondant respectivement à la couleur bleue, à la couleur verte ou à la couleur rouge dans le spectre visible, et lorsque les trois éléments électrochromes de la cellule (P1, P2, P3) sont alimentés simultanément, les rayons lumineux ressortent de la cellule (P1, P2, P3) avec une couleur blanche correspondant à un mélange entre les couleurs bleue, verte et rouge.
- Dispositif lumineux (1 ; 20) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le matériau électrochrome appartient à la famille des matériaux d’oxyde conducteur transparent organique, notamment un polymère conducteur transparent de type PEDOT:PSS, PEDOT:Tos, T34bT, ou cellulose.
- Dispositif lumineux (1) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le cœur (10) du guide de lumière (6) est un cœur de fibre optique diffusante et/ou flexible, l’axe principal (D1) selon lequel s’étend le cœur (10) du guide de lumière (6) étant un axe longitudinal.
- Dispositif lumineux (20) selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel le cœur (111) du guide de lumière (105) est un film, l’axe principal (D2) selon lequel s’étend le cœur (111) du guide de lumière (105) formant un axe privilégié de propagation de la lumière au sein dudit film (111), les rayons lumineux issus du faisceau source de lumière blanche se propageant dans ledit cœur (111) selon ledit axe principal (D2) par réflexion interne totale.
- Dispositif lumineux (20) selon la revendication 6, dans lequel le guide de lumière (105) comporte en outre au moins un groupe (120) d’éléments d’injection de lumière (120.1) disposés de manière adjacente à un bord du film (111), ladite au moins une source lumineuse étant couplée audit au moins un groupe (120) d’éléments d’injection de lumière (120.1) de telle sorte que les rayons lumineux issus de la source lumineuse (28) sont totalement réfléchis à l’intérieur des éléments d’injection de lumière (120.1) et sont redirigés vers le film (111).
- Dispositif lumineux (20) selon la revendication 6, dans lequel le dispositif lumineux (20) comporte plusieurs sources lumineuses alignées transversalement à l’axe principal (D2) au niveau d’un bord du film.
- Dispositif lumineux (20) selon l’une des revendications 6 à 8, dans lequel la structure multicouche (110) forme une nappe, par exemple une nappe sensiblement rectangulaire, ladite nappe (110) étant en correspondance de forme avec le film (111).
- Dispositif lumineux (1 ; 20) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel ladite valeur de tension électrique prédéfinie est comprise entre -1 V et + 1 V.
- Dispositif lumineux (1 ; 20) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le substrat (14) de la structure multicouche (12 ; 110) est muni d’une nappe d’alimentation reliée d’une part au circuit électrique de commande (4) et d’autre part aux bornes de la ou chaque paire d’électrodes.
- Dispositif lumineux (1 ; 20) selon la revendication 11, dans lequel la nappe d’alimentation est constituée d’une carte de circuit imprimé flexible ou d’un film sur lequel des composants électroniques sont imprimés.
- Véhicule comprenant un dispositif lumineux (1 ; 20) selon l’une des revendications précédentes.
- Procédé de commande d’un dispositif lumineux (1 ; 20) de véhicule selon l’une des revendications 1 à 12, le procédé étant mis en œuvre par le circuit électrique de commande (4) et étant caractérisé en ce qu’il comporte une étape de commande de pilotage simultané des tensions électriques aux bornes de la ou des paire(s) d’électrodes respectives desdits au moins deux éléments électrochromes (E1, E2, E3,…E9; 113) de ladite au moins une cellule (P1, P2, P3), en fonction d’une consigne, ladite consigne étant telle que la lumière issue du faisceau source de lumière blanche et/ou de la source extérieure de lumière naturelle et réfléchie par la couche réfléchissante (16) ressort de chaque élément électrochrome (E1, E2, E3,…E9; 113) dans le cœur (10 ; 111) du guide de lumière (6 ; 105) avec la troisième ou la quatrième longueur d’onde prédéterminée, ladite consigne étant la valeur de tension électrique prédéfinie, la lumière ressortant de ladite au moins une cellule (P1, P2, P3) dans le cœur (10 ; 111) du guide de lumière (6 ; 105) avec la deuxième couleur prédéterminée dans le spectre visible.
- Procédé selon la revendication 14 lorsque le dispositif lumineux (1 ; 20) est selon la revendication 3, dans lequel, lors de l’étape de commande de pilotage, les trois éléments électrochromes d’une même cellule (P1, P2, P3) sont alimentés simultanément, de telle sorte que lorsque le circuit électrique de commande (4) impose la valeur de tension électrique prédéfinie aux bornes de la ou des paire(s) d’électrodes respectives desdits trois éléments électrochromes de la cellule (P1, P2, P3), la lumière issue du faisceau source de lumière blanche et/ou de la source extérieure de lumière naturelle et réfléchie par la couche réfléchissante (16) ressort de la cellule correspondante (P1, P2, P3) dans le cœur (10 ; 111) du guide de lumière (6 ; 105) avec une couleur blanche dans le spectre visible.
- Utilisation d’un dispositif lumineux (1 ; 20) selon l’une des revendications 1 à 12 pour réaliser une fonction photométrique d’éclairage et/ou de signalisation d’un véhicule, en particulier une fonction d’indicateur de direction du véhicule.
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Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014198365A1 (fr) * | 2013-06-12 | 2014-12-18 | Audi Ag | Dispositif d'éclairage destiné à un véhicule automobile et procédé permettant de faire fonctionner ledit dispositif |
| US20180086028A1 (en) * | 2015-04-03 | 2018-03-29 | Saint-Gobain Glass France | Luminous automotive-vehicle glazing unit and automotive vehicle with such a glazing unit |
| US20180238517A1 (en) * | 2017-02-23 | 2018-08-23 | GM Global Technology Operations LLC | Application of electrochromic polymers as color and opacity light filters |
| US20190086053A1 (en) * | 2017-09-21 | 2019-03-21 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Illumination device |
| US20200011502A1 (en) * | 2012-01-24 | 2020-01-09 | SMR Patent S.à.r.l. | Light efficiency methods for htl systems |
| FR3103257A1 (fr) * | 2019-11-20 | 2021-05-21 | Psa Automobiles Sa | Dispositif d’éclairage à défilement en train d’onde |
| US20220099269A1 (en) * | 2020-09-29 | 2022-03-31 | GM Global Technology Operations LLC | Light-emitting assembly with transparent nanostructured electrochromic polymer color filter |
| US20230070403A1 (en) * | 2020-02-27 | 2023-03-09 | Valeo Vision | Motor vehicle light module comprising an electrochromic device |
| US11644609B2 (en) * | 2020-06-30 | 2023-05-09 | Corning Incorporated | Light guide plate and transparent illumination system utilizing the same |
-
2023
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-
2024
- 2024-07-19 WO PCT/EP2024/070638 patent/WO2025021721A1/fr active Pending
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20200011502A1 (en) * | 2012-01-24 | 2020-01-09 | SMR Patent S.à.r.l. | Light efficiency methods for htl systems |
| WO2014198365A1 (fr) * | 2013-06-12 | 2014-12-18 | Audi Ag | Dispositif d'éclairage destiné à un véhicule automobile et procédé permettant de faire fonctionner ledit dispositif |
| US20180086028A1 (en) * | 2015-04-03 | 2018-03-29 | Saint-Gobain Glass France | Luminous automotive-vehicle glazing unit and automotive vehicle with such a glazing unit |
| US20180238517A1 (en) * | 2017-02-23 | 2018-08-23 | GM Global Technology Operations LLC | Application of electrochromic polymers as color and opacity light filters |
| US20190086053A1 (en) * | 2017-09-21 | 2019-03-21 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Illumination device |
| US10436413B2 (en) | 2017-09-21 | 2019-10-08 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Illumination device |
| FR3103257A1 (fr) * | 2019-11-20 | 2021-05-21 | Psa Automobiles Sa | Dispositif d’éclairage à défilement en train d’onde |
| US20230070403A1 (en) * | 2020-02-27 | 2023-03-09 | Valeo Vision | Motor vehicle light module comprising an electrochromic device |
| US11644609B2 (en) * | 2020-06-30 | 2023-05-09 | Corning Incorporated | Light guide plate and transparent illumination system utilizing the same |
| US20220099269A1 (en) * | 2020-09-29 | 2022-03-31 | GM Global Technology Operations LLC | Light-emitting assembly with transparent nanostructured electrochromic polymer color filter |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| SHANGZI CHEN ET AL.: "Advanced Materials", vol. 33, 2021, WILEY-VCH GMBH, article "Tunable Structural Color Images by UV-Patterned Conducting Polymer Nanofilms on Métal Surfaces", pages: 2102451 |
| WANG ZHEN ET AL: "Towards full-colour tunability of inorganic electrochromic devices using ultracompact fabry-perot nanocavities", NATURE COMMUNICATIONS, vol. 11, no. 1, 1 November 2020 (2020-11-01), UK, pages 1 - 9, XP093123588, ISSN: 2041-1723, Retrieved from the Internet <URL:https://www.nature.com/articles/s41467-019-14194-y.pdf> [retrieved on 20240125], DOI: 10.1038/s41467-019-14194-y * |
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