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FR3160447A1 - Module lumineux d’un dispositif de signalisation d’un véhicule automobile. - Google Patents

Module lumineux d’un dispositif de signalisation d’un véhicule automobile.

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Publication number
FR3160447A1
FR3160447A1 FR2402831A FR2402831A FR3160447A1 FR 3160447 A1 FR3160447 A1 FR 3160447A1 FR 2402831 A FR2402831 A FR 2402831A FR 2402831 A FR2402831 A FR 2402831A FR 3160447 A1 FR3160447 A1 FR 3160447A1
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FR
France
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light
light sources
grid
layer
light module
Prior art date
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Pending
Application number
FR2402831A
Other languages
English (en)
Inventor
Antoine De-Lamberterie
Alexandre Val
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Valeo Vision SAS
Original Assignee
Valeo Vision SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Vision SAS filed Critical Valeo Vision SAS
Priority to FR2402831A priority Critical patent/FR3160447A1/fr
Priority to PCT/EP2025/057466 priority patent/WO2025196104A1/fr
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Pending legal-status Critical Current

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Abstract

L’invention concerne un module lumineux d’un dispositif de signalisation d’un véhicule automobile, comprenant une pluralité de sources lumineuses contrôlables de manière sélective, caractérisé en ce que l’ensemble des sources lumineuses est monté sur un même support commun et en ce qu’il comprend une grille surmoulée sur un substrat formé par le support commun ou s’étendant depuis le support commun, la grille étant formée fans un matériau opaque et s’étendant sur le substrat entre chaque paire de sources lumineuses formant une paroi séparant les sources lumineuses voisines, de sorte que chaque source lumineuse émette un faisceau lumineux dans une cellule de cette grille. Figure à publier avec l’abrégé : Fig. 1

Description

Module lumineux d’un dispositif de signalisation d’un véhicule automobile.
L’invention concerne le domaine de l’éclairage et de la signalisation lumineuse automobile. Plus précisément, l’invention concerne le domaine des écrans intégrés dans des modules lumineux d’éclairage ou de signalisation lumineuse de véhicules automobiles.
Dans le domaine de la signalisation automobile, il est connu d’intégrer dans des modules lumineux de véhicules automobiles, comme des feux arrière, des écrans qui peuvent être réalisés au moyen de matrices comprenant un nombre conséquent de sources lumineuses.
La pluralité de sources lumineuses est généralement contrôlable de manière sélective et comprend des dimensions suffisamment réduites afin de pouvoir afficher sur lesdits écrans des informations, qui peuvent être sous la forme de message ou encore de pictogramme, avec une résolution acceptable.
Les informations fournies par les écrans permettent d’améliorer la signalisation du véhicule automobile, en contextualisant ou encore en accompagnant une fonction de signalisation donnée avec un message.
Afin d’obtenir un aspect de l’écran homogène, et notamment d’éviter de percevoir des pixels nettement séparés les uns des autres (effet pointillé selon lequel la forme des sources lumineuses est perceptible ou en anglais « dotty effect »), il est connu de réduire la dimension des sources lumineuses et le pas séparant deux sources lumineuses voisines (également nommé « pitch »). Au-delà de l’augmentation de la résolution de l’écran qui est ainsi générée, il est donc possible de diminuer la largeur de la zone séparant deux pixels voisins. Bien que cette zone apparaisse sombre, elle devient imperceptible au fur et à mesure que sa largeur diminue.
Il n’est toutefois pas possible de diminuer le pas de séparation en-dessous d’un certain seuil, sauf à accroitre sensiblement le coût et la complexité de réalisation de l’écran.
Dans ce contexte, afin de pouvoir conserver une bonne résolution et un aspect allumé homogène de l’écran, sans « dotty effect », il est également connu d’ajouter à l’écran un élément diffusant la lumière émise par chaque source lumineuse pour former des pixels de dimensions plus larges que celles des sources lumineuses, ce qui permet alors de diminuer la largeur de la zone séparant deux pixels voisins. La diffusion doit en outre être telle que la luminance au sein de chaque pixel soit homogène, et que les qualités de netteté et de contraste de l’écran soient respectées.
Cependant, la réduction du pas entre les sources lumineuses voisines combinée à une diffusion de la lumière émise par les sources lumineuses peut créer des effets parasites entre les différentes sources lumineuses, notamment les sources lumineuses voisines. En effet, la lumière émise par une source lumineuse peut, si le pas les séparant est réduit, venir déborder sur le pixel réalisé par une source lumineuse voisine.
Cet effet, aussi appelé « cross-talk », a pour conséquence de diminuer la résolution de l’écran. En effet, les pixels générés par des sources lumineuses voisines se recouvrent partiellement et il n’est donc plus possible de gérer ses pixels indépendamment les uns des autres.
Afin de pouvoir répondre à ces différentes contraintes, il est connu d’équiper l’écran d’une grille dont les parois définissent des cellules contenant chacune une source lumineuse. Il est ainsi possible de diminuer le pas entre les sources lumineuses, de conserver l’élément diffusant et d’éviter le cross-talk, la lumière émise par une source lumineuse restant confinée par les parois de la cellule contenant cette source lumineuse de sorte qu’elle ne déborde pas sur un pixel voisin.
Se pose néanmoins la question de la conception et de l’assemblage de l’écran. En effet, la réduction des dimensions des sources lumineuses et du pas séparant deux sources lumineuses voisines rend complexe l’assemblage de la grille avec la matrice de sources lumineuses. En effet, compte tenu des tolérances de fabrication de la grille et de cette matrice de sources lumineuses ainsi que les phénomènes de dilatation différentielle en fonction de la température, il est possible que certaines sources lumineuses se retrouvent au niveau d’une paroi de la grille, voire en dehors des cellules auxquelles elles sont destinées, lors de l’assemblage de la matrice et de la grille pour former l’écran.
Ainsi, il existe également un besoin de fournir un module lumineux d’un véhicule automobile, destiné à former un écran présentant une bonne résolution, sans effet de « cross-talk », et un aspect allumé homogène, sans « dotty effect », et qui puisse être assemblé sans générer de défaut malgré la diminution des dimensions des sources lumineuses et du pas séparant deux sources lumineuses voisines.
La présente invention se place dans ce contexte et vise à répondre à ce besoin.
A ces fins, l’invention a pour objet un module lumineux d’un dispositif de signalisation d’un véhicule automobile, comprenant une pluralité de sources lumineuses contrôlable de manière sélective.
Selon l’invention, l’ensemble des sources lumineuses est monté sur un même support commun et le module lumineux comprend une grille surmoulée sur un substrat formé par le support commun ou s’étendant depuis le support commun, la grille étant formée dans un matériau opaque et s’étendant sur le substrat entre chaque paire de sources lumineuses formant une paroi séparant les sources lumineuses voisines, de sorte que chaque source lumineuse émette un faisceau lumineux dans une cellule de cette grille.
L’invention se propose ainsi de venir surmouler une grille directement sur le support des sources lumineuses ou sur un substrat s’étendant depuis ce support commun. Conformément aux solutions présentées dans le préambule, le fait que chaque source lumineuse soit agencée dans une cellule de cette grille permet de créer une enceinte dans laquelle la lumière émise par lesdites sources lumineuses est contenue, voire réfléchie, afin de réduire le phénomène de cross-talk. On peut ainsi réduire les dimensions des sources lumineuses ainsi que le pas séparant deux sources lumineuses voisines, tout en utilisant un élément pour diffuser la lumière émise par chaque source lumineuse, afin d’éviter un « dotty effect ». En outre, la grille étant réalisée par surmoulage, on s’affranchit ainsi des contraintes de positionnement de la grille par rapport à la matrice des sources lumineuses lors de l’assemblage, qui pourraient être générées par une variation des dimensions de la grille due aux tolérances de fabrication ou à un phénomène de dilatation thermique.
De préférence, dans l’invention, le support commun est une carte de circuit imprimé, aussi appelé PCB pour « Printed Circuit Board », sur laquelle l’ensemble des sources lumineuses est directement monté.
La carte de circuit imprimé, ou PCB, présente une première face et une deuxième face opposée à la première face. Les sources lumineuses sont montées sur la première face du PCB, laquelle fait face à l’extérieur du dispositif de signalisation dans lequel est intégré le module lumineux.
Dans un mode de réalisation préféré, les sources lumineuses peuvent être agencées sur le support commun de sorte à être distantes les unes des autres d’une distance inférieure à 5 micromètres, notamment supérieure à 1 micromètre.
On entend ici par « distance entre deux sources lumineuses », la distance séparant un bord d’une source lumineuse à l’autre bord lui faisant face d’une autre source lumineuse.
De préférence, le module lumineux est agencé de sorte que le facteur de remplissage des pixels de l’écran, également appelé en anglais « fill factor » soit supérieur à 50%, de préférence supérieur à 70%, voire supérieur à 80%. On entend par « facteur de remplissage », le ratio entre la surface du pixel pour laquelle la luminance est supérieure à un pourcentage donné, notamment 10%, de la luminance maximum du pixel et la surface totale du pixel.
Dans l’invention, les sources lumineuses pourront être des puces à semi-conducteur émettrices de lumière. Le semi-conducteur pourra être un nitrure de gallium, ou encore GaN, apte à émettre, par électroluminescence et en réponse à un courant électrique le traversant, des rayons de lumière bleue. L’élément photoluminescent pourra par exemple être sous la forme d’une résine comportant un grenat d’yttrium et d’aluminium dopé au cérium, ou CE:YAG, apte à absorber de la lumière bleue et, par photoluminescence et en réponse à l’excitation réalisée par cette lumière, à émettre des rayons de lumière jaune ou blanche. L’élément photoluminescent est disposé sur le générateur de sorte qu’une partie des rayons de lumière bleue excite cet élément pour qu’il émette, par photoluminescence des rayons de lumière jaune ou blanche. L’autre partie des rayons de lumière bleue traverse cet élément. Ainsi, la source lumineuse émet simultanément, lorsqu’elle est alimentée électriquement, des rayons de longueur d’onde dans le spectre bleu et jaune ou blanc, la lumière ainsi formée apparaissant blanche pour l’œil humain.
Dans un mode de réalisation particulier, le substrat est formé par le support commun sur lequel est monté l’ensemble des sources lumineuses, la grille étant surmoulée directement sur le support commun.
Dans un mode de réalisation préféré de l’invention, le module lumineux comprend au moins un composant électronique monté sur le support commun, ledit au moins un composant électronique étant encapsulé dans une paroi de la grille.
Ainsi, le fait d’encapsuler des composants électroniques agencés sur le support commun par surmoulage de grille permet de protéger lesdits composants électroniques afin de réduire leur risque de décrochement du support commun et d’éviter leur exposition à une agression chimique. En outre, cette caractéristique permet de dégager la zone dans laquelle ces composants électroniques sont habituellement agencés, de sorte à pouvoir exploiter l’espace ainsi disponible à d’autres fins ou de diminuer l’encombrement du module lumineux. Enfin, cette caractéristique améliore l’aspect éteint de l’écran dans la mesure où ces composants électroniques sont masqués dans les parois.
Dans un autre mode de réalisation, le substrat est formé par une première couche de matériau transparent encapsulant l’ensemble des sources lumineuses agencée sur le support commun, de sorte que chaque paroi de la grille présente une partie immergée dans la première couche de matériau transparent.
Avantageusement, la première couche de matériau transparent s’étend au-dessus des surfaces supérieures des sources lumineuses et des sillons sont formés entre chaque paire de sources lumineuses, chaque paroi de la grille étant surmoulée dans l’un desdits sillons pour s’étendre au-dessus de la surface supérieure de ladite première couche de matériau transparent.
Dans un mode de réalisation préféré, la première couche de matériau transparent est une résine de silicone transparent, ou du silicone transparent.
De préférence, la première couche de matériau transparent comprend une épaisseur inférieure à 10 millimètres, voire de 5 millimètres.
Avantageusement, la première couche de matériau transparent encapsulant les sources lumineuses présente, au niveau de chaque source lumineuse, une surface de sortie du faisceau lumineux de forme bombée formant un composant optique du module lumineux.
Ainsi, la présence au niveau de chaque source lumineuse d’une surface de sortie du faisceau lumineux de forme bombée permet d’améliorer la netteté du faisceau lumineux émit par chacune des sources lumineuses.
De préférence, le composant optique du module lumineux peut se présenter sous la forme d’une lentille ou encore d’un collimateur.
Dans un mode de réalisation particulier de l’invention, la première couche de matériau transparent encapsulant les sources lumineuses présente, au niveau de chaque source lumineuse, une surface de sortie du faisceau lumineux pourvue de structures optiques diffusantes.
De préférence, les structures optiques diffusantes peuvent être sous la forme de motifs particuliers ou encore de structures de Fresnel.
Avantageusement, le module lumineux comprend au moins un composant électronique monté sur le support commun, ledit au moins un composant électronique est encapsulé dans la première couche de matériau transparent.
Dans un mode de réalisation selon l’invention, les parois de la grille sont en matériau de couleur blanche.
Le matériau de couleur blanche pourra être un matériau diélectrique, présentant un coefficient de réflexion compris entre 60 et 99%, notamment sensiblement égal à 90%. Il pourra par exemple s’agir d’une résine de silicone enrichie en dioxyde de titane (TiO2). Le cas échéant, chaque paroi réalisée dans le matériau de couleur blanche pourra présenter une épaisseur d’au plus 100 µm.
Ainsi, ces parois permettent d’une part d’intercepter de la lumière émise par la source lumineuse et qui serait susceptible d’atteindre une autre source lumineuse du module lumineux. Du fait de leur couleur blanche, cette lumière est réfléchie dans l’enceinte définie par les premières parois et dans laquelle est située la source lumineuse.
Ces parois réduisent donc sensiblement les effets d’interférence ou de cross-talk et augmentent l’efficacité du module lumineux. Il est donc possible de réduire les dimensions des sources lumineuses sans impacter la résolution de l’écran. En outre, les tranches, ou les épaisseurs, de ces parois blanches participent à l’aspect visible éteint du module lumineux et viennent donc réduire l’influence de la couleur de l’élément photoluminescent sur cet aspect éteint.
Dans un mode de réalisation préféré, les parois de la grille sont en matériau de couleur sombre.
Compte tenu de son opacité et de sa couleur, elle permet ainsi de limiter encore les effets d’interférence ou de cross-talk qui pourraient subsister, malgré la présence des parois blanches, d’améliorer l’aspect éteint du module lumineux.
Avantageusement, le matériau de couleur sombre pourra être de couleur noire ou grise et présenter un coefficient de transmission, dans la masse, compris entre à 50% et 95% sur une épaisseur parcourue de 1 millimètre. Il pourra par exemple s’agir d’un polymère, notamment d’une résine époxy ou d’un silicone, enrichi avec des particules de carbone ou des pigments noirs.
On pourra par exemple envisager que la concentration de particules de carbone, à savoir la masse de carbone rapportée à la masse du polymère, soit inférieure à 0,05%. Cette caractéristique est particulièrement adaptée lorsque le module lumineux est destiné à réaliser une fonction de signalisation réglementaire. Dans le cas contraire, on pourra envisager que la concentration de particules de carbone soit supérieure à 0,05%, notamment afin d’améliorer le contraste et l’aspect éteint de l’écran.
Avantageusement, le module lumineux comprend une deuxième couche de matériau transparent agencée entre chaque paroi de la grille, s’étendant depuis le substrat sur au moins la hauteur des parois de la grille.
Dans un mode de réalisation préféré, la deuxième couche de matériau transparent forme une surface de sortie du module lumineux et présente, au niveau de chaque source lumineuse, une surface de sortie du faisceau lumineux pourvu de structures optiques diffusantes.
De préférence, le module lumineux comprend une couche additionnelle diffusante montée s’étendant au-dessus de la grille. On pourra prévoir que ladite couche additionnelle diffusante soit présente que la première couche de matériau transparent soit surmoulée sur le support commun ou sur un substrat s’étendant sur ce support commun et qu’elle soit supportée directement par la grille et/ou par la deuxième couche de matériau diffusant.
Dans un mode de réalisation particulier, la couche additionnelle diffusante comprend une épaisseur sensiblement inférieure à l’épaisseur de la couche de matériau transparent.
De préférence, la couche additionnelle diffusante est réalisée dans un matériau diffusant et/ou comportant des structures optiques diffusantes, qui peuvent être, par exemple, collées sur la couche de matériau transparent.
Ainsi, dans un autre mode de réalisation, la couche de matériau transparent comprend, par exemple, au niveau de sa surface supérieure une pluralité de structures optique diffusantes.
Avantageusement, le module lumineux présente une première couche de protection disposée entre certaines paires de sources lumineuses et présentant un premier albédo et présente une deuxième couche de protection disposée entre d’autres paires de sources lumineuses et présentant un deuxième albédo supérieur au premier albédo, la deuxième couche définissant un logo.
Dans un mode de réalisation particulier, la première couche de protection est formée par moulage sur la grille et la deuxième couche de protection, sur uniquement certaines sources lumineuses, est formée par moulage sur la grille et la première couche de protection.
Ainsi, la deuxième couche de protection vient se superposer sur la première couche de protection par moulage, et est de sorte à former un motif particulier pouvant former un logo.
Dans l’invention, on entend par albédo le pouvoir réfléchissant d’une surface, également nommé réflectance, s’exprimant sous la forme d’un pourcentage reflétant le rapport entre le flux lumineux réfléchi à partir d’un flux lumineux incident, et ce flux lumineux incident. Dans la suite de la description, on entendra par albédo, un albédo diffus ou encore une réflectance diffuse.
Dans l’invention, on entend par logo, toute forme reconnaissable par un observateur en tant que tel, et notamment une forme consistant en l’un des éléments suivants ou en une combinaison de plusieurs des éléments suivants : une figure géométrique, un caractère alphanumérique, un motif, une représentation picturale d’un être vivant.
On notera qu’une majeure partie de la surface visible d’un écran lumineux est formée non pas par les sources lumineuses mais par le substrat de ces sources lumineuses. Ce substrat est usuellement pourvu d’une couche de protection, de faible albédo, qui s’étend entre les sources lumineuses, et participe ainsi sensiblement à l’aspect éteint noir de l’écran. Par conséquent, on vient ajouter sur une partie de cette première couche de protection, une deuxième couche de protection, d’albédo plus important, et donc susceptible de diffuser de la lumière ambiante, un faisceau d’éclairage urbain ou un faisceau lumineux émis par un autre véhicule, incident sur l’écran lumineux de façon plus importante que la première couche.
On comprend ainsi, qu’il est possible de matérialiser, à l’aide de cette deuxième couche de protection, un logo sur l’écran lumineux, de jour comme de nuit, sans qu’il soit nécessaire d’alimenter l’écran. Il est à noter qu’il est possible d’employer des procédés de fabrication particulièrement simple pour réaliser cette deuxième couche de protection.
Avantageusement, la première couche de protection peut présenter un premier albédo de valeur sensiblement inférieure à 20%, notamment de 15%, tandis que la deuxième couche de protection peut présenter un deuxième albédo supérieur à 50%, notamment de 60%. En variante, le dispositif lumineux peut comporter une glace de protection agencée au droit de l’écran lumineux et pourvue, sur l’une de ses faces d’un revêtement anti-reflet. Le cas échéant, la première couche de protection peut présenter un premier albédo de valeur sensiblement inférieure à 15%, notamment de 10%, tandis que la deuxième couche de protection peut présenter un deuxième albédo supérieur à 20%, notamment de 30%. L’utilisation d’une telle glace de protection permet en effet d’augmenter le contraste entre la première couche et la deuxième couche ou de conserver un contraste identique entre ces deux couches, de sorte à pouvoir diminuer la différence d’albédo, ce qui permet, entre autres, de diminuer le coût de réalisation du dispositif lumineux.
Dans un mode de réalisation préféré, chacune des sources lumineuses comporte au moins une puce à semi-conducteur émettrice de lumière dont les dimensions sont comprises entre 100 micromètres et 400 micromètres.
Une telle puce répond notamment au nom de miniled. Le cas échéant, les sources lumineuses peuvent être agencées sur le même support commun de sorte que la distance séparant les centres de deux sources voisines soit inférieure à 1 millimètre.
Dans un monde de réalisation particulier, chacune des sources lumineuses comporte au moins une puce à semi-conducteur émettrice de lumière dont les dimensions sont comprises entre 5 micromètres et 150 micromètres.
Une telle puce répond notamment au nom de microled. Le cas échéant, les sources lumineuses peuvent être agencées sur le même support commun de sorte que la distance séparant les centres de deux sources voisines soit comprise entre 200 et 400 µm, voire inférieur ou égal à 300 µm.
De préférence, le module lumineux comporte un connecteur pour recevoir une instruction de contrôle de ladite pluralité de sources lumineuses et au moins un contrôleur apte à contrôler sélectivement des sources lumineuses, dans lequel la pluralité de sources lumineuses forme une matrice passive et dans lequel le contrôleur est agencé pour contrôler ladite matrice passive en fonction de l’instruction de contrôle reçue par le connecteur.
Avantageusement, le module lumineux comporte un connecteur pour recevoir une instruction de contrôle de ladite pluralité de sources lumineuses et au moins un contrôleur apte à contrôler sélectivement des sources lumineuses. Le cas échéant, la pluralité de sources lumineuses forme une matrice passive et le contrôleur est agencé pour contrôler ladite matrice passive en fonction de l’instruction de contrôle reçue par le connecteur. Par exemple, le module lumineux peut comporter une pluralité de dispositifs de pilotage de l’alimentation électrique fournie aux sources lumineuses, chaque dispositif de pilotage étant monté sur une première face de la carte de circuit imprimé, au droit d’une source lumineuse, pour piloter l’alimentation électrique fournie à la source lumineuse, notamment en fonction d’une instruction reçue du contrôleur qui lui est destinée.
Avantageusement, le module lumineux comporte au moins 500 sources lumineuses, notamment réparties de façon matricielle, le contrôleur étant agencé pour contrôler sélectivement chacune de ces sources lumineuses.
Avantageusement, le module lumineux comporte un système d’interconnexion relié au contrôleur et agencé pour interconnecter le contrôleur à la pluralité de sources lumineuses. Le système d’interconnexion pourra être intégré à la carte de circuit imprimé ou être un élément indépendant monté sur cette carte de circuit imprimé. Le système d’interconnexion pourra comporter une matrice de connecteurs, comme une matrice de billes, également nommée BGA (de l’anglais « ball grid array ») ou une matrice de pastilles, également nommée LGA (de l’anglais « land grid array »).
La pluralité de sources lumineuses forme une matrice passive où chaque ligne et chaque colonne de sources lumineuses est associée à un dispositif de pilotage monté sur le PCB au droit de cette ligne ou de cette colonne pour piloter l’alimentation électrique fournie aux sources lumineuses de cette ligne ou de cette colonne. Le contrôleur est ainsi agencé pour contrôler chacune des sources de ladite matrice passive en fonction de l’instruction de contrôle reçue par le connecteur, en balayant successivement les lignes puis les colonnes de la matrice pour contrôler l’alimentation électrique fournie à chacune des sources lumineuses.
Dans un mode de réalisation particulier, les parois de la grille sont sous une forme conique.
Avantageusement, la forme conique des parois de la grille permet de faciliter le démoulage desdites parois de la grille, toujours dans une optique de facilitation de la production d’un tel module lumineux selon l’invention.
L’invention a également pour objet un dispositif de signalisation d’un véhicule automobile, caractérisé en ce qu’il comporte un module lumineux selon l’invention, ladite pluralité de sources lumineuses formant un écran lumineux dudit dispositif de signalisation.
L’invention a également pour objet un procédé de fabrication d’un module lumineux selon l’invention, le procédé comporte les étapes suivantes :
  1. Assemblage d’une pluralité de sources lumineuses sur un même support commun ;
  2. Surmoulage d’un matériau opaque sur le support commun pour former la grille, ladite grille étant agencée entre chaque paire de sources lumineuses.
Dans un autre mode de réalisation, le procédé de fabrication comprend les étapes suivantes :
  1. Assemblage d’une pluralité de sources lumineuses sur un même support commun ;
  2. Dépôt d’une première couche de matériau transparent sur le support commun pour encapsuler ladite pluralité de sources lumineuses ;
  3. Découpe de ladite couche de matériau transparent pour former une pluralité de sillons, chaque sillon s’étendant entre une paire de sources lumineuses voisines ;
  4. Surmoulage dans chaque sillon d’un matériau opaque pour former la grille dans les sillons.
De préférence, le procédé de fabrication comprend également une étape de moulage de la deuxième couche de matériau transparent entre chaque paroi de la grille.
Dans un mode de réalisation particulier, une étape de dépôt d’une couche additionnelle diffusante au-dessus de la grille.
Dans un mode de réalisation préféré, la couche additionnelle diffusante est un film diffusant collé sur les surfaces supérieures des parois de la grille et/ou de la deuxième couche de matériau transparent.
La présente invention est maintenant décrite à l’aide d’exemples uniquement illustratifs et nullement limitatifs de la portée de l’invention, et à partir des dessins annexés, dessins sur lesquels les différentes figures représentent :
FIG. 1représente, schématiquement et partiellement, une vue de face d’un module lumineux selon un mode de réalisation de l’invention ;
FIG. 2représente, schématiquement et partiellement, une vue en coupe du module lumineux de laFIG. 1;
FIG. 3représente, schématiquement et partiellement, une vue de côté d’un module lumineux selon un autre mode de réalisation ;
FIG. 4représente, schématiquement et partiellement, une vue de côté d’un module lumineux selon encore un autre mode de réalisation.
Dans la description qui suit, les éléments identiques, par structure ou par fonction, apparaissant sur différentes figures conservent, sauf précision contraire, les mêmes références.
On a décrit enFIG. 1une vue de face d’un module lumineux 1 selon un mode de réalisation de l’invention et enFIG. 2une vue en coupe du module lumineux 1. Dans l’exemple décrit, ce module lumineux 1 est destiné à être intégré dans un feu avant ou arrière d’un véhicule automobile, le module lumineux 1 formant un écran.
Le module lumineux 1 comprend une pluralité de sources lumineuses 2 montées sur un même support commun 3, formé dans l’exemple décrit par une carte de circuit imprimé.
Dans l’exemple décrit, le module lumineux 1 comporte plus de 20000 sources lumineuses 2, agencées de façon à créer une matrice passive, sur 256 colonnes et 80 lignes. Les sources lumineuses 2 sont des minileds, dont les dimensions sont comprises entre 100 µm et 400 µm. Les sources lumineuses 2 étant distantes les unes des autres d’une distance centre à centre inférieure ou égale à 1 millimètre. Il est à noter qu’on pourra envisager d’autres dimensions des sources lumineuses 2, d’autres distances entre les sources lumineuses 2, d’autres nombres de sources lumineuses 2 ou encore d’autres répartitions des sources lumineuses 2, sans sortir du cadre de la présente invention.
Chaque source lumineuse 2 comporte une puce à semi-conducteur 2a émettrice de lumière, formant un générateur élémentaire de lumière. Le semi-conducteur pourra par exemple être un nitrure de gallium, ou encore GaN, apte à émettre, par électroluminescence et en réponse à un courant électrique le traversant, des rayons de lumière bleue, par exemple dont le spectre présente un pic centré sur une longueur d’onde comprise entre 410 nm et 480 nm. Chaque source lumineuse 2 comporte également un élément photoluminescent 2b encapsulant la puce 2a. Cet élément photoluminescent pourra par exemple être sous la forme d’une résine comportant un grenat d’yttrium et d’aluminium dopé au cérium, ou CE:YAG, apte à absorber de la lumière bleue et, par photoluminescence et en réponse à l’excitation réalisée par cette lumière, à émettre des rayons de lumière jaune ou blanche.
La carte de circuit imprimé, ou PCB, 3 présente une première face 31 et une deuxième face 32 opposée à la première face 31. Les sources lumineuses 2 sont montées sur la première face 31 du PCB, laquelle fait face à l’extérieur du dispositif de signalisation dans lequel est intégré le module lumineux 1.
Il est à noter que, dans l’exemple décrit, la carte de circuit imprimé est un PCB dit multicouche, comportant un empilement de couches, entre les première et deuxième faces. Ces couches sont notamment destinées à l’interconnexion des composants montés sur le PCB, et peuvent comporter chacune une pluralité de vias traversants, borgnes ou enterrés, agencés dans le PCB pour être connectés aux différentes couches d’interconnexion. Ces vias débouchent sur la première face ou la deuxième face du PCB au niveau de pastilles métalliques auxquelles ils sont reliés.
Comme illustré enFIG. 2, l’ensemble des sources lumineuses 2 est encapsulé dans une couche de matériau transparent 5. Dans l’exemple décrit, la couche de matériau transparent 5 est formée par une résine de silicone transparent, déposée sur le PCB 3 sur une épaisseur inférieure à 10 millimètres. On pourra prévoir que la couche de matériau transparent 5 encapsule par ailleurs d’autres composants électroniques du module lumineux 1, montés sur la première face 31.
Par ailleurs, la couche de matériau transparent 5 encapsulant les sources lumineuses 2 présente, au niveau de chaque source lumineuse 2, une surface de sortie 7 du faisceau lumineux de forme bombée formant un composant optique du module lumineux 1.
Cette couche de matériau 5, compte tenu du matériau employé et de sa structure, notamment des formes bombées 7, participe ainsi à la diffusion des rayons lumineux émis par les sources lumineuses 2 pour former des pixels de dimensions sensiblement plus importantes que celles de ces sources lumineuses 2. Combinée à une diminution du pas p séparant deux sources lumineuses 2 voisines, cette couche permet d’augmenter le facteur de remplissage des pixels formés par les sources lumineuses 2. Il est ainsi possible d’éviter un aspect pointillé, ou « dotty effect » de l’écran formé par le module 1 lorsqu’il est allumé, la largeur de la zone séparant deux pixels voisins étant sensiblement réduite.
En variante, on pourrait prévoir que la première couche de matériau transparent 5 présente, au niveau de chaque source lumineuse, une surface de sortie pourvue de structures optiques diffusantes, comme des structures de Fresnel.
Dans le mode de réalisation desFIG. 1etFIG. 2, la couche de matériau transparent 5 forme un substrat sur lequel est réalisée une grille 4.
La grille 4 comporte une pluralité de parois 41, agencées de façon matricielle pour définir des cellules 6 contenant chacune une source lumineuse 2. Chaque paroi 41 est surmoulée dans un sillon 51 réalisé au préalable dans une surface supérieure de la couche de matériau transparent 5, de sorte qu’elle présente une partie immergée dans cette couche de matériau transparent 5 et s’étendent sur une hauteur d’environ 1 mm au-dessus de cette couche 5.
Au surplus, et afin de faciliter le démoulage de la grille 4 sur la couche de matériau transparent 5, les parois 41 de la grille 4 sont sous la forme d’un cône s’évasant vers cette couche 5.
Ainsi, ladite grille 4 s’étend depuis la couche de matériau transparente entre chaque paire de sources lumineuses 2, chaque source lumineuse 2 émettant ainsi un faisceau lumineux dans une cellule 6 de cette grille 4.
La grille est réalisée dans un matériau opaque, de couleur sombre, par exemple noire ou grise, présentant un coefficient de transmission compris entre 50% et 95%, sur une épaisseur parcourue de 1 millimètre. Il pourra par exemple s’agir d’un polymère, notamment d’un silicone enrichi avec des particules de carbone, la concentration de particules de carbone étant inférieure à 0,05%.
Chaque paroi 41 d’une cellule 6 permet ainsi d’intercepter des rayons lumineux émis par la source lumineuse 2 contenue dans cette cellule et qui seraient dirigés vers une cellule adjacente 6 pour venir se superposer aux rayons lumineux émis par la source lumineuse 2 contenue dans cette cellule adjacente. En interceptant ces rayons parasites, les parois 41 diminuent ainsi un effet de « cross-talk » et participent ainsi à l’amélioration de la résolution, de la netteté et du contraste de l’écran formé par le module lumineux 1.
En outre, le module lumineux 1 comprend une couche additionnelle diffusante 12 s’étendant au-dessus de la grille 4. Cette couche additionnelle permet de renforcer encore l’homogénéité de l’aspect allumé de l’écran.
Avantageusement, le module lumineux 1 comporte un connecteur (non représenté) pour recevoir une instruction de contrôle de ladite pluralité de sources lumineuses 2 et au moins un contrôleur (non représenté) apte à contrôler sélectivement des sources lumineuses 2. Le cas échéant, la pluralité de sources lumineuses 2 forme une matrice passive et le contrôleur est agencé pour contrôler ladite matrice passive en fonction de l’instruction de contrôle reçue par le connecteur. Par exemple, le module lumineux 1 peut comporter une pluralité de dispositifs de pilotage de l’alimentation électrique fournie aux sources lumineuses 2, chaque dispositif de pilotage étant monté sur la première face 31 de la carte de circuit imprimé 3, au droit d’une source lumineuse, en étant encapsulé dans la couche 5, pour piloter l’alimentation électrique fournie à la source lumineuse, notamment en fonction d’une instruction reçue du contrôleur qui lui est destinée.
On pourra envisager qu’un seul contrôleur contrôle l’ensemble des sources lumineuses 2 montées sur le PCB ou qu’il soit prévu une pluralité de contrôleur contrôlant chacun sélectivement une matrice, par exemple de 64x64, soit 4096, sources lumineuses 2.
L’instruction peut par exemple, s’agir d’une instruction émise par un calculateur du véhicule automobile ou du dispositif de signalisation pour l’affichage d’un logo, d’un message, d’un motif ou d’un pictogramme.
Encore à titre d’exemple, il pourra s’agir d’une instruction d’affichage d’un pictogramme destiné à informer un observateur extérieur de l’ouverture d’une portière du véhicule automobile, d’un pictogramme destiné à informer un automobiliste suivant le véhicule automobile de la présence de verglas sur la route ou encore d’une information relative au trafic automobile.
La pluralité de sources lumineuses 2 forme donc une matrice passive où chaque ligne et chaque colonne de sources lumineuses 2 sont associées à un dispositif de pilotage (non représenté) monté sur le PCB au droit de cette ligne ou de cette colonne pour piloter l’alimentation électrique fournie aux sources lumineuses 2 de cette ligne ou de cette colonne. Le contrôleur est ainsi agencé pour contrôler chacune des sources de ladite matrice passive en fonction de l’instruction de contrôle reçue par le connecteur, en balayant successivement les lignes puis les colonnes de la matrice pour contrôler l’alimentation électrique fournie à chacune des sources lumineuses 2.
Un exemple de procédé de fabrication d’un module lumineux 1 selon le mode de réalisation desFIG. 1etFIG. 2va maintenant être décrit.
Dans une première étape, une pluralité de sources lumineuses 2 est assemblée sur un même PCB 3. Une couche de matériau transparent 5, comme une résine de silicone transparent, est déposée sur le support commun 3 pour encapsuler ladite pluralité de sources lumineuses 2. Ladite couche 5 pourra être moulée pour former les formes bombées de la surface 7.
Dans une deuxième étape, des sillons 51 sont creusés au moyen d’une lame dans la couche de matériau transparent 5, chaque sillon s’étendant entre une paire de sources lumineuses voisines 2.
Dans une troisième étape, des parois 41 sont surmoulées dans chacun des sillons 51 de la couche de matériau transparent 5 de sorte que à former une grille 4 définissant des cellules contenant chacune une source lumineuse 2.
La grille 4 étant réalisée par surmoulage, il est ainsi possible de s’affranchir des contraintes de positionnement de la grille 4 par rapport à la matrice des sources lumineuses 2 comparativement à un procédé d’assemblage d’une grille préconçue avec une matrice de sources lumineuses 2, dans lequel des défauts de positionnement de certaines parois 41 au regard des sources 2 pourraient être induits par une variation des dimensions de la grille due aux tolérances de fabrication ou à un phénomène de dilatation thermique lors de l’assemblage.
Enfin, dans une quatrième étape, un film diffusant est déposé sur les surfaces supérieures des parois 41 pour former une couche additionnelle diffusante 12.
En lien avec laFIG. 3, on va maintenant décrire un autre mode de réalisation de l’invention. LaFIG. 3représente une vue en coupe du module lumineux 10 selon cet autre mode de réalisation. Dans cet exemple, la carte de circuit imprimé 3 sur laquelle sont montées les sources lumineuses 2 forme le substrat sur lequel la grille 4 est directement surmoulée. En d’autres termes, le module lumineux 10 est dépourvue de couche de matériau transparent venant encapsuler directement les sources lumineuses 2.
Ainsi, la grille 4 est surmoulée directement sur la première face 31 du PCB 3. Ladite grille 4 s’étend depuis le PCB 3 entre chaque paire de sources lumineuses 2 pour formant des parois 41 séparant des sources lumineuses 2 voisines, de sorte à définir des cellules 6 contenant chacune une source lumineuse 2. Chaque source lumineuse 2 émet ainsi un faisceau lumineux dans une cellule 6 de cette grille 4.
Dans l’exemple décrit, la grille est réalisée au moyen d’un matériau de couleur blanche dont le coefficient de réflexion est compris entre 60 et 99%, notamment sensiblement égal à 90%. Il pourra par exemple s’agir d’une résine de silicone enrichie en dioxyde de titane (TiO2). Le cas échéant, chaque paroi 41 pourra présenter une épaisseur d’au plus 100 µm. Du fait de cette couleur blanche, la lumière émise par une source lumineuse 2 est réfléchie dans l’enceinte 6 définie par les parois 41 et dans laquelle est située cette source lumineuse 2. Ces parois réduisent donc sensiblement les effets d’interférence ou de cross-talk et augmentent l’efficacité du module lumineux 10. Il est donc possible de réduire les dimensions des sources lumineuses sans impacter la résolution de l’écran. En outre, les tranches, ou les épaisseurs, de ces parois blanches participent à l’aspect visible éteint du module lumineux et viennent donc réduire l’influence de la couleur de l’élément photoluminescent sur cet aspect éteint.
Sur le PCB 3 sont également montés des composants électroniques 8, encapsulés seul ou groupés dans des parois 41 de la grille 4 lors du surmoulage de la grille sur le PCB 3, de sorte à réduire l’exposition, l’usure et le risque de détachement des composants électroniques 8, à masquer ces composants 8 et à libérer la face arrière 32 du PCB sur laquelle ces composants 8 sont habituellement montés. Les composants 8 pourront être des composants actifs ou passifs, reliés via le PCB 3 à une alimentation électrique et/ou une unité de contrôle du module lumineux pour participer à l’alimentation électrique et/ou au contrôle des sources lumineuses 2.
Comparativement au procédé de fabrication du module lumineux 1 du premier mode de réalisation, le module lumineux 10 peut être réalisé par un nombre d’étapes réduit, dans la mesure où les parois 41 de la grille 4 peuvent être directement surmoulées sur le PCB 3.
En lien avec laFIG. 4, on va maintenant décrire un troisième mode de réalisation de l’invention. LaFIG. 4représente une vue en coupe du module lumineux 100 selon ce troisième mode de réalisation.
Le mode de réalisation de laFIG. 4est sensiblement identique à celui desFIG. 1etFIG. 2, la grille 4 étant surmoulée dans des sillons 51 de la couche de matériau transparent 5.
En revanche, la première couche de matériau 5 est dépourvue d’élément optique 7 et une deuxième couche de matériau transparent 11 est surmoulée sur la couche de matériau transparent 5 entre chaque paroi 41 de la grille 4. La deuxième couche de matériau transparent 11 s’étend ainsi depuis la première couche de matériau transparent 5 jusqu’à la hauteur des parois 41 de la grille 4. Le matériau de la deuxième couche 11 pourra être un matériau identique à celui de la première couche de matériau transparent 5 ou au contraire être un matériau différent, notamment pourvue de propriétés diffusantes.
Dans l’exemple décrit, la face supérieure de la deuxième couche de matériau transparent 11 forme une surface de sortie du module lumineux 1 et présente, au niveau de chaque source lumineuse 2, des structures optiques diffusantes 11a. De façon alternative ou cumulative, on pourra prévoir de déposer sur la surface supérieure de la deuxième couche 11 un film diffusant pour former une couche additionnelle diffusante identique à la couche 12 du mode de réalisation desFIG. 1etFIG. 2.
Le module lumineux 100 peut ainsi être conçu par un procédé sensiblement identique au procédé de fabrication du module lumineux 1, l’étape de dépôt du film diffusant étant précédée ou remplacée par une étape de moulage d’un matériau transparent sur la première couche 5 et entre les parois 41 pour former la deuxième couche 11 et éventuellement par une étape de modification, ou texturation, de la surface supérieure de cette deuxième couche 11 pour former les structures optiques diffusantes 11a.
La description qui précède explique clairement comment l'invention permet d'atteindre les objectifs qu'elle s'est fixée, à savoir proposer un module lumineux capable de former un écran présentant une bonne résolution, sans effet de « cross-talk », et un aspect allumé homogène, sans « dotty effect », et qui puisse être assemblé sans générer de défaut malgré la diminution des dimensions des sources lumineuses et du pas séparant deux sources lumineuses voisines.
On comprend ainsi que ces objectifs sont notamment atteints en surmoulant, directement sur le support des sources lumineuses ou sur un substrat s’étendant sur ce support, une grille opaque définissant des cellules contenant chacune une source lumineuse et permettant chacune d’intercepter des rayons lumineux susceptibles de parasiter un pixel formé par une source lumineuse voisine. Cette grille peut ainsi limiter l’effet de « cross-talk » et permet donc de réduire les dimensions des sources lumineuses ainsi que le pas séparant deux sources lumineuses voisines, tout en utilisant un élément pour diffuser la lumière émise par chaque source lumineuse, afin d’éviter un « dotty effect ». En outre, la grille étant réalisée par surmoulage, on s’affranchit ainsi des contraintes de positionnement de la grille par rapport à la matrice des sources lumineuses lors de l’assemblage, qui pourraient être générées par une variation des dimensions de la grille due aux tolérances de fabrication ou à un phénomène de dilatation thermique.
En tout état de cause, l'invention ne saurait se limiter aux modes de réalisation spécifiquement décrits dans ce document, et s'étend en particulier à tous moyens équivalents et à toute combinaison techniquement opérante de ces moyens. En particulier, on pourra prévoir de remplacer la carte de circuit imprimé par un autre support, comme un substrat en céramique ou en verre, rigide ou flexible, droit ou courbé. On pourra encore prévoir que les sources lumineuses 2 forment une matrice active. On pourra également prévoir d’autres types de sources lumineuses 2 que celle décrite, et notamment des sources lumineuses 2 de dimensions inférieures, par exemple comprise entre 5µm et 150µm, comme des microleds. On pourra également envisager d’autres matériaux que ceux décrits, ou encore d’échanger les différents matériaux des modes de réalisation qui ont été décrits, notamment pour réaliser indifféremment des parois de couleur grise, blanche ou noire, voire de réaliser des alternances ou des variations de teinte des parois dans un même mode de réalisation.

Claims (15)

  1. Module lumineux (1, 10, 100) d’un dispositif de signalisation d’un véhicule automobile, comprenant une pluralité de sources lumineuses (2) contrôlables de manière sélective, caractérisé en ce que l’ensemble des sources lumineuses (2) est monté sur un même support commun (3) et en ce qu’il comprend une grille (4) surmoulée sur un substrat formé par le support commun (3) ou s’étendant depuis le support commun, la grille (4) étant formée dans un matériau opaque et s’étendant sur le substrat entre chaque paire de sources lumineuses (2) formant une paroi (41) séparant les sources lumineuses voisines (2), de sorte que chaque source lumineuse (2) émette un faisceau lumineux dans une cellule (6) de cette grille (4).
  2. Module lumineux (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le substrat est formé par le support commun (3) sur lequel est monté l’ensemble des sources lumineuses (2), la grille (4) étant surmoulée directement sur le support commun (3).
  3. Module lumineux (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu’il comprend au moins un composant électronique (8) monté sur le support commun (8), ledit au moins un composant électronique (8) étant encapsulé dans une paroi (41) de la grille (4).
  4. Module lumineux (1, 100) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le substrat est formé par une première couche de matériau transparent (5) encapsulant l’ensemble des sources lumineuses (2) agencée sur le support commun (3), de sorte que chaque paroi (41) de la grille (4) présente une partie immergée dans la première couche de matériau transparent (5).
  5. Module lumineux (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la première couche de matériau transparent (5) encapsulant les sources lumineuses (2) présente, au niveau de chaque source lumineuse (2), une surface de sortie (7) du faisceau lumineux de forme bombée formant un composant optique du module lumineux (1).
  6. Module lumineux (1) selon l’une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que la première couche de matériau transparent (5) encapsulant les sources lumineuses (2) présente, au niveau de chaque source lumineuse (2), une surface de sortie (7) du faisceau lumineux pourvu de structures optiques diffusantes.
  7. Module lumineux (100) selon la revendication 4, caractérisé en ce qu’il comprend une deuxième couche de matériau transparent (11) agencée entre chaque paroi (41) de la grille (4), s’étendant depuis le substrat (5) sur au moins la hauteur des parois (41) de la grille (4).
  8. Module lumineux (100) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la deuxième couche de matériau transparent (11) forme une surface de sortie du module lumineux (100) et présente, au niveau de chaque source lumineuse (2), une surface de sortie du faisceau lumineux pourvu de structures optiques diffusantes (11a).
  9. Module lumineux (1, 10, 100) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend une couche additionnelle diffusante (12) s’étendant au-dessus de la grille (4).
  10. Module lumineux (1, 10, 100) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les parois (41) de la grille (4) sont sous une forme conique.
  11. Module lumineux (1, 10, 100) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il présente une première couche de protection disposée entre certaines paires de sources lumineuses (2) et présentant un premier albédo et présente une deuxième couche de protection disposée entre d’autres paires de sources lumineuses (2) et présentant un deuxième albédo supérieur au premier albédo, la deuxième couche définissant un logo.
  12. Procédé de fabrication d’un module lumineux (10) selon l’une des revendications 1 à 3 et 9 à 11 lorsqu’elles dépendent de la revendication 2 ou de la revendication 3, caractérisé en ce qu’il comporte les étapes suivantes :
    1. Assemblage d’une pluralité de sources lumineuses (2) sur un même support commun (3) ;
    2. Surmoulage d’un matériau opaque sur le support commun (3) pour former la grille (4), ladite grille (4) étant agencée entre chaque paire de sources lumineuses (2).
  13. Procédé de fabrication d’un module lumineux (1, 100) selon l’une des revendications 4 à 11, caractérisé en ce qu’il comporte les étapes suivantes :
    1. Assemblage d’une pluralité de sources lumineuses (2) sur un même support commun (3) ;
    2. Dépôt d’une première couche de matériau transparent (5) sur le support commun (3) pour encapsuler ladite pluralité de sources lumineuses (2) ;
    3. Découpe de ladite première couche de matériau transparent (5) pour former une pluralité de sillons, chaque sillon s’étendant entre une paire de sources lumineuses voisines (2) ;
    4. Surmoulage dans chaque sillon d’un matériau opaque pour former la grille (4) dans les sillons.
  14. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu’il comporte une étape de moulage de la deuxième couche de matériau transparent (11) entre chaque paroi (41) de la grille (4).
  15. Procédé selon l’une des revendications 12 à 14, caractérisé en ce qu’il comporte une étape de dépôt d’une couche additionnelle diffusante (12) au-dessus de la grille (4).
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