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WO2025021720A1 - 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 et un ton prédéterminés - Google Patents

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 et un ton prédéterminés Download PDF

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WO2025021720A1
WO2025021720A1 PCT/EP2024/070637 EP2024070637W WO2025021720A1 WO 2025021720 A1 WO2025021720 A1 WO 2025021720A1 EP 2024070637 W EP2024070637 W EP 2024070637W WO 2025021720 A1 WO2025021720 A1 WO 2025021720A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
electrochromic
light
light guide
elements
electrodes
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
PCT/EP2024/070637
Other languages
English (en)
Inventor
Rabih TALEB
Eduardo ALVEAR
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Valeo Vision SAS
Original Assignee
Valeo Vision SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Vision SAS filed Critical Valeo Vision SAS
Publication of WO2025021720A1 publication Critical patent/WO2025021720A1/fr
Pending legal-status Critical Current
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    • G02F1/15—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on an electrochromic effect
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    • G02B26/001—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements based on interference in an adjustable optical cavity

Definitions

  • the present invention relates to the field of lighting, in particular lighting for motor vehicles.
  • the invention relates in particular to a vehicle lighting device comprising an at least partially transparent or translucent light guide, as well as a method for controlling such a lighting device.
  • the lighting device can be mounted in a motor vehicle headlight.
  • the present invention also finds applications in lighting devices intended for photometric lighting and/or signaling functions of a vehicle, for the interior lighting of the latter (mounted for example in the vehicle ceiling light), or in lighting devices producing a signature or visual animations on the vehicle.
  • the light beam may be a lighting beam with a scrolling effect, called a "tracer" effect.
  • a lighting device conventionally comprising an at least partially transparent or translucent light guide, two essentially point light sources, of the electroluminescent diode type, arranged at the ends of the light guide, and a device for controlling the two light sources.
  • the control device present within the lighting device is configured to perform the ignition control of each of the light sources. More specifically, during the method of controlling the ignition of the light sources, the two light sources are controlled according to different control laws so as to create a lighting effect of the scrolling or "tracer" type from one side of the light guide to the other side of the light guide. In other words, the light appears to move in the light guide from the first light source to the second light source, until the light guide is fully illuminated.
  • the lighting device described in this patent document requires two light sources, arranged at both ends of the light guide. Furthermore, it does not allow segmentation (also called pixelation) of the light emitted by the light guide.
  • segmentation also called pixelation
  • a solution is unsuitable when it is desired to obtain a flexible light guide and/or one having a particular geometry, due to the arrangement of all the light sources along the light guide.
  • such a solution requires choosing a particular inter-light source distance, which is restrictive, and also results in significant costs due to the multiplicity of light sources.
  • the present invention improves the situation.
  • One objective of the invention is to propose a vehicle lighting device comprising an at least partially transparent or translucent light guide, which allows segmentation (or pixelation) of the light guide using only a single light source arranged at one end of the light guide, while alleviating constraints and reducing costs.
  • Another objective is to propose such a lighting device making it possible to use a flexible light guide and/or one having any type of geometry.
  • Yet another objective is to propose such a lighting device making it possible to obtain a reflected light beam at the output of the light guide, the light pixels of which have a predetermined color and tone, selectively chosen from all the possible colors and tones in the visible spectrum.
  • a first aspect of the invention relates to a vehicle lighting device comprising an at least partially transparent or translucent light guide, and a light source arranged at one end of the light guide, the light guide comprising a transparent or translucent core, the light source being configured to emit a white light source beam in the core of the light guide.
  • the term "light guide” means any optical part capable of guiding light along its length by total internal reflection of this light, for example from an entry zone to an exit zone.
  • the core of the light guide extends along a longitudinal axis and is capable of receiving a light beam from the light source and/or from an external source of natural light (such as for example the sun).
  • the light guide core is configured to allow light to exit this part via at least one lateral side thereof, i.e. via a face of the optical part whose normal is perpendicular to the longitudinal axis of the part along which the part extends.
  • the light guide core may comprise reflecting elements for reflecting light rays towards the lateral side.
  • the reflecting elements may be microstructures, prisms, or suspended particles integrated into the light guide core.
  • the light guide is typically a cylindrical light guide or a surface light guide.
  • the light guide is an optical fiber, typically a diffusing and/or flexible optical fiber.
  • the light source is preferably an essentially point light source, of the light-emitting diode type.
  • white light means a light consisting of a set of different colors that constitute the light spectrum visible to the human eye.
  • the light guide further comprises a multilayer structure attached to the core and comprising a substrate, a reflective layer, and a layer of electrochromic material comprising at least one cell, said at least one cell comprising at least two electrochromic elements, each electrochromic element being encapsulated in a layer of electrolyte and being connected to a pair of electrodes capable of receiving an electrical voltage, each electrochromic element being capable of receiving light rays incident by a surface and of returning light rays among the light rays incident from said surface, said returned light rays having a wavelength included in an interval defined at least by properties of the electrochromic material of said layer and/or by a thickness of the layer of electrochromic material; and the light device further comprises an electrical control circuit connected to the electrodes of said at least two electrochromic elements and configured to control the electrical voltage across each pair of electrodes, the electrical voltages imposed by the electrical control circuit on the electrodes of said at least two electrochromic elements being distinct, such that when the electrical control circuit imposes a
  • the lighting device according to the invention allows segmentation (or pixelation) of the light guide using only one light source arranged at one end of the light guide (and/or using natural light from the sun), which contributes to alleviating constraints and reducing costs.
  • the lighting device according to the invention allows the use of a flexible light guide and/or one having any type of geometry, unlike the solution of the prior art consisting of having numerous light sources along the light guide.
  • the lighting device according to the invention is also particularly compact, allows a variable inter-element distance, and imposes fewer limitations on the number of frames in the visual animation generated.
  • the lighting device makes it possible to obtain, selectively, a reflected light beam at the output of the light guide which has the first wavelength, the second wavelength, or a light beam having a predetermined color and tone in the visible spectrum (the color being distinct from the colors corresponding to the first and second wavelengths).
  • the color and the tone obtained at the output of a given cell (or pixel) depend on the supply voltages and the (predefined) geometric dimensions of the electrochromic elements making up this pixel. More specifically, for each electrochromic element of a given pixel, by playing on the geometry of this element (in particular on its length), the quantity of light rays passing through this element varies, which gives, for a fixed supply voltage of the element (corresponding to a given color in the visible spectrum), a different tone and proportion of this color in the final mixture of colors obtained at the output of the pixel.
  • the lighting device according to the invention advantageously makes it possible to choose different configurations (shapes and sizes) for the pixels, which makes it possible to optimize the size of the pixels (for the same given mixture of colors) and thus contribute to a reduction in the size of the pixels and therefore to a reduction in the size and final cost of the lighting device.
  • the lighting device according to the invention makes it possible, when all of the elements are not electrically powered by the electrical circuit, to generate a so-called “matte panel” effect (in English "black panel”), in other words to hide any transparency effect within the projector comprising the lighting device.
  • the light source is a laser source or a light-emitting diode.
  • the layer of electrochromic material is structured into a plurality of cells, each cell comprising three electrochromic elements, all of the electrochromic elements being distributed between a first subgroup of electrochromic elements, a second subgroup of electrochromic elements and a third subgroup of electrochromic elements, the electrochromic elements of the first, second and third subgroup of elements being interlaced three by three along the layer of electrochromic material, each set of three adjacent elements of the first, second and third subgroup of elements forming one of said cells, and the electrical control circuit is configured such that when the electrical control circuit imposes a first predefined electrical voltage value across at least one of the pairs of electrodes of the first subgroup of electrochromic elements, the light rays from the white light source beam and/or from the external source of natural light and reflected by the reflective layer emerge from the corresponding element in the core of the light guide with a first length of predetermined wavelength corresponding to the blue color in the visible spectrum; when the electric control circuit imposes a second predefined electrical voltage value across at least one of
  • the lighting device according to the invention thus makes it possible to obtain all kinds of colors and tones, by previously dimensioning the geometry of the electrochromic elements making up the pixels.
  • the electrical control circuit supplies the electrodes of all the adjacent electrochromic elements of one or more given pixels (or cells), it is for example possible to obtain different types of whites (including in particular a “warm” white) by playing on the geometry of the electrochromic elements for the same first ratio of proportions between the blue, green and red colors (the whites obtained having the advantage of not having a “yellowish” appearance which appears for example when a layer of phosphorus material is used in the light guide).
  • This configuration is particularly suitable for achieving the function of daytime running light, or DRL - acronym for "Daytime Running Light" in English by providing a white color of better quality than with a conventional device using a phosphor layer.
  • the lighting device as proposed also makes it possible to obtain an "amber” color for the light beam reflected at the output of the light guide (by using a second ratio of proportions between the blue, green and red colors). This is entirely suitable for the turn signal function, or TI, acronym for "Turn Indicator” in English.
  • the lighting device when the electrical control circuit only supplies the electrodes of the first subgroup of electrochromic elements, of the second subgroup of electrochromic elements or of the third subgroup of electrochromic elements (by respectively applying the first, the second or the third predefined electrical voltage value to the terminals of the electrodes), the lighting device according to the invention makes it possible to obtain, selectively, a reflected light beam at the output of the light guide which has the color blue, green or red.
  • the lighting device as proposed can perform both a regulatory signaling function (DRL or TI function) and a purely decorative function.
  • the electrochromic material is PEDOT
  • the first predefined electrical voltage value is equal to 0.3 Volts
  • the second predefined electrical voltage value is equal to 0.6 Volts
  • the third predefined electrical voltage value is equal to 0.9 Volts.
  • the electrochromic material belongs to the family of organic transparent conductive oxide materials, in particular a transparent conductive polymer of the PEDOT:PSS, PEDOT:Tos, T34bT, or cellulose type.
  • a transparent conductive polymer of the PEDOT:PSS, PEDOT:Tos, T34bT, or cellulose type makes it possible to produce a Fabry-Pérot cavity, which is flexible and transparent.
  • an electrochromic material is in contact with the electrolyte layer such that under electrical stimulation, for example when applying an electrical voltage to the electrolyte layer, the ions of the electrolyte layer migrate into the layer of electrochromic material.
  • the quantity of “migrating” ions depends on the value of the electrical quantity applied. The more numerous the “migrating” ions, the thicker the layer of electrochromic material becomes.
  • Oxidation-reduction reactions can occur between the layer of electrochromic material and the “migrating” ions so as to modify the thickness and/or the properties of this layer.
  • the layer of electrochromic material is electrochemically adjustable.
  • the light guide is a diffusing and/or flexible optical fiber.
  • an optical fiber comprises a core portion and a cladding surrounding the core.
  • the cladding is transparent while the core portion allows total internal reflection.
  • the refractive index of the core portion is then slightly higher than the refractive index of the cladding surrounding the core.
  • Optical fiber light guides make it possible to guide light from a light source to various locations without having to suffer significant transmission losses.
  • Such an optical fiber has the advantage, in addition to its flexibility which makes it suitable for certain applications, of having a homogeneous structure (unlike rigid and extruded light guides for example, which have asperities).
  • the electrical voltage across each pair of electrodes is between -1 V and +1 V.
  • Such control can be ensured in practice by low electrical voltage levels, less than 1 V in absolute value for the layer of electrochromic material, which induces low energy consumption.
  • a pair of electrodes comprises a working electrode and an electrode system comprising a counter electrode and a reference electrode.
  • the substrate of the multilayer structure is provided with a power supply sheet connected on the one hand to the electrical control circuit and on the other hand to the terminals of each pair of electrodes.
  • the power supply sheet consists of a flexible printed circuit board or a film on which electronic components are printed.
  • Another subject of the invention relates to a vehicle headlight, in particular a motor vehicle headlight, comprising a lighting device according to the invention.
  • Another subject of the invention relates to a vehicle comprising a lighting device according to the invention.
  • vehicle means any type of vehicle such as a motor vehicle, a moped, a motorcycle, a storage robot in a warehouse, or any other machine capable of carrying at least one passenger or intended for the transport of people or objects.
  • Another subject of the invention relates to a method for controlling a vehicle lighting device according to the invention, the method being implemented by the electrical control circuit and comprising a step of controlling at least one electrical voltage at the terminals of the pair of electrodes of one of said at least two electrochromic elements of said at least one cell, as a function of a setpoint, said setpoint being such that the light coming from the white light source beam and/or from the external source of natural light and reflected by the reflective layer emerges from said electrochromic element in the core of the light guide with the first or second predetermined wavelength, said setpoint being the first or second predefined electrical voltage value.
  • all the electrochromic elements of said at least one cell are powered simultaneously, such that when the electrical control circuit imposes the first and second predefined electrical voltage values at the terminals of the electrodes of said at least two electrochromic elements of said at least one cell, the light coming from the white light source beam and/or from the external source of natural light and reflected by the reflective layer emerges from said cell into the core of the light guide with a color and tone corresponding to said predetermined color and tone in the visible spectrum, said color being distinct from the colors corresponding to the first and second predetermined wavelengths.
  • the three electrochromic elements of the same cell are powered simultaneously, such that when the electrical control circuit imposes the first, second and third predefined electrical voltage values at the terminals of the respective electrodes of said three electrochromic elements of the cell, the light coming from the white light source beam and/or from the external source of natural light and reflected by the reflective layer emerges from the corresponding cell in the core of the light guide with a white color in the visible spectrum, said white color having a tone which is a function of the relative proportions between the dimensions of the three electrochromic elements of the cell.
  • Another subject of the invention relates to a use of a light device according to the invention for performing a photometric lighting and/or signaling function of a vehicle, in particular a vehicle direction indicator function or a daytime running light function.
  • FIG. 1 is a schematic representation, in side view, of a lighting device according to the invention, the lighting device comprising a light source and an electrical control circuit;
  • FIG. 1 is a schematic representation, in longitudinal section, of the lighting device of the according to one embodiment of the invention, the light device comprising a light guide according to a first variant and a layer of electrochromic material structured into a plurality of electrochromic elements and being in an operating mode in which three electrochromic elements of a first subgroup of electrochromic elements are electrically powered by the electrical control circuit;
  • FIG. 1 is a schematic representation of a light guide according to a second variant, said light guide being capable of being integrated into the lighting device according to the invention
  • FIG. 1 is a schematic representation, in perspective, of a set of three electrochromic elements belonging to the same cell or pixel of the light device according to the invention, according to a first exemplary embodiment corresponding to a first color and a first tone given for the light beam output from the device;
  • FIG. 1 is a schematic representation, in perspective, of a set of three electrochromic elements belonging to the same cell or pixel of the light device according to the invention, according to a second exemplary embodiment corresponding to a second color and a second tone given for the light beam output from the device;
  • the terms “horizontal”, “vertical” or “transverse”, “lower”, “upper”, “top”, “bottom”, “side” are defined in relation to the orientation of the light device or a part forming part of the light device according to the invention in which it is intended to be mounted in the vehicle.
  • the term “vertical” designates an orientation perpendicular to the horizon while the term “horizontal” designates an orientation parallel to the horizon.
  • the lighting device 1 comprises a light guide 6 according to a first variant at least partially transparent or translucent, a light source 8A, and an electrical control circuit 4.
  • the electrical control circuit 4 is for example connected to the electrical network of the vehicle.
  • the light guide 6 comprises a transparent or translucent core 10 and a sheath (not shown) enveloping the core 10.
  • the light guide 6 further comprises a multilayer structure 12 attached to the core 10.
  • the light guide 6 is elongated along a substantially horizontal main direction of extension D1.
  • the light guide 6 is typically a cylindrical light guide, for example of square or round section.
  • the light guide 6 is a diffusing linear optical fiber, folded or not, and made of a flexible material, without this being limiting in the context of the present invention.
  • the optical fiber 6 is advantageously made of a plastic material that is at least partially transparent or translucent, in particular polycarbonate (also called PC) or polymethyl methacrylate (also called PMMA).
  • the optical fiber 6 is for example made of a material close to PMMA for the core of the fiber, and another material close to a fluoropolymer for the sheath.
  • the optical fiber 6 is for example obtained via a prior extrusion process, or via any other known manufacturing process.
  • the multilayer structure 12 is composed of the stack of a substrate 14, a reflective layer 16, and a layer of electrochromic material 18.
  • the substrate 14 is typically a flexible substrate.
  • the flexible substrate 14 is made of silicone, polycarbonate or PMMA.
  • the substrate 14 has for example a thickness of 500 microns.
  • the substrate 14 is for example provided with a power supply sheet connected to the electrical control circuit 4.
  • the power supply sheet is typically made of a flexible printed circuit board or a film on which electronic components are printed.
  • the reflective layer 16 is typically a metal layer.
  • the metal layer 16 is delimited by a first face and a second face.
  • the first face of the metal layer 16 is in contact with a face of the substrate 14.
  • the metal layer 16 may be made of aluminum, chromium or gold, or also of an alloy of at least two metals among the three metals mentioned above.
  • the metal layer 16 has for example a thickness of between 70 and 100 nm.
  • the electrochromic material layer 18 is delimited by a third face 18A and a fourth face 18B.
  • electrochromic is meant a material that changes color when an electrical voltage is applied to it for a short time.
  • the color change is due to the fact that only one specific type of wavelengths, for example wavelengths of a specific value or in a specific visible color spectrum, can emerge from the electrochromic material layer 18 depending on the value of the electrical quantity applied.
  • These specific wavelengths correspond to a color in the visible spectrum and reach the eyes of an observer. The latter therefore has the impression that the material layer 18 has changed color.
  • the material retains the new color after the application as long as electrical voltage is applied to it.
  • the third and fourth faces 18A, 18B of the electrochromic material layer 18 are substantially parallel to each other.
  • the third face 18A of the layer of electrochromic material 18 is in contact with the second face of the metal layer 16.
  • An incident light wave having a given spectrum of wavelengths, enters through the fourth face 18B and then interferes with the electrochromic material 18.
  • the interference phenomenon leads to the electrochromic material 18 returning light rays through the fourth face 18B, only in a restricted range of wavelengths, or more simply, according to a given color.
  • the color returned by the layer of electrochromic material 18 is conditioned by the thickness of the cavity and/or by the intrinsic properties of the electrochromic material 18, its permittivity in particular, as well as by the reflective layer 16 used.
  • the electrochromic material is for example a polymer, such as a PEDOT (poly(3,4-ethylenedioxythiophene)) type polymer.
  • the PEDOT material used can be, for example, PEDOT:PSS, also called poly(3,4 ethylenedioxythiophene): poly(sodium styrenesulfonate, or PEDOT:Tos, also called poly(3,4 ethylenedioxythiophene):Tosylate.
  • Other examples of organic transparent conductive oxide materials can be used for the electrochromic material, such as cellulose for example.
  • the layer of electrochromic material 18 is here structured into N electrochromic elements.
  • the electrochromic material layer 18 is structured into a row of N electrochromic elements.
  • the row of N electrochromic elements extends along the main extension direction D1.
  • Each electrochromic element among the N electrochromic elements is encapsulated in an electrolyte solution or gel, to which is connected a pair of electrodes provided for voltage biasing the corresponding electrochromic element.
  • the encapsulation and arrangement of the N electrochromic elements and the arrangement of the corresponding N pairs of electrodes on each electrochromic element are carried out similarly to those of a liquid crystal plate. All of the N pairs of electrodes are connected for example to a low voltage battery (not shown) and connected to the electrical control circuit 4 via the power supply layer of the substrate 14. More precisely, all of the N electrochromic elements are distributed between a first subgroup of electrochromic elements E 1 , E 4 , E 7 , a second subgroup of electrochromic elements E 2 , E 5 , E 8 and a third subgroup of electrochromic elements E 3 , E 6 , E 9 .
  • the electrochromic elements of the first, second and third subgroup of electrochromic elements are interlaced three by three along the layer of electrochromic material 18.
  • three first electrochromic elements E 1 , E 4 , E 7 belong to the first subgroup of electrochromic elements
  • three other electrochromic elements E 2 , E 5 , E 8 belong to the second subgroup of electrochromic elements
  • three other electrochromic elements E 3 , E 6 , E 9 belong to the third subgroup of electrochromic elements.
  • Each set P 1 , P 2 , P 3 of three adjacent electrochromic elements (E 1 , E 2 , E 3 ), (E 4 , E 5 , E 6 ), (E 7 , E 8 , E 9 ) of the first, second and third subgroup of electrochromic elements forms a cell (or pixel).
  • the term “pixel” here means an individual cell of the layer of electrochromic material 18, comprising several (here three) electrochromic elements (E 1 , E 2 , E 3 ), (E 4 , E 5 , E 6 ), (E 7 , E 8 , E 9 ).
  • the layer of electrochromic material 18 comprises three pixels P 1 , P 2 , P 3 .
  • Such a pixel acts as a Fabry-Pérot cavity formed by the portion of the third face 18A and the portion of the fourth face 18B corresponding to them.
  • This cavity produces, from the light it receives, interferences of a determined wavelength.
  • These interferences result in multiple reflections of rays of a given wavelength propagating inside the cavity. In fact, it is by an interference phenomenon, and not absorption as when pigments or dyes are used, that the pixel produces, for an observer, a colored rendering.
  • the color is obtained by the ratio between the thickness of the cavity, the wavelength and the refractive index.
  • the layer of electrochromic material 18 is thin at a sub-wavelength scale, for example of the order of a few nanometers thick or between 50 and 800 nm, for example between 75 and 300 nm, and therefore both compact and lightweight. Since the display function is structurally linked to the layer of electrochromic material, the light device 1 is also very robust, in particular to mechanical shocks and temperature variations.
  • a Fabry-Pérot cavity can reflect approximately between 60% and 90% of the incident light intensity, which allows good visibility of the light device 1 in sunny weather. Further details on such an electrochromic material layer 18, as well as how to choose a color from the UV treatment that is applied to the electrochromic material, the intensity of the treatment and its duration in particular, depending on the electrochromic material and depending on the reflective layer 16, are detailed in the article “Tunable Structural Color Images by UV-Patterned Conducting Polymer Nanofilms on Metal Surfaces”, by Shangzi Chen et Al, Advanced Materials, 2021, 33, 2102451, published by Wiley-VCH GmBH.
  • Each electrochromic element E 1 , E 2 , E 3 ,... and E N of a given pixel of the electrochromic material layer 18 is thus capable of receiving incident light rays via a surface corresponding to the fourth face 18B of the electrochromic material layer 18, and of returning light rays among the incident light rays from this surface 18B.
  • the returned light rays have a wavelength included in an interval defined at least by properties of the electrochromic material and/or by a thickness of the electrochromic material layer 18.
  • the electrochromic elements (E 1 , E 4 , E 7 ), (E 2 , E 5 , E 8 ), (E 3 , E 6 , E 9 ) of the same subgroup of elements have equal geometric dimensions when not electrically powered.
  • the light source 8A is arranged at one end of the light guide 6 and is configured to emit a white light source beam into the core 10 of the light guide 6.
  • the light source 8A is advantageously an essentially point light source, in particular of the semiconductor type, for example of the light-emitting diode type or even a laser source.
  • the electrical control circuit 4 is connected to the electrodes of the first, second and third subgroup of electrochromic elements via three separate sets of power supply wires belonging to the power supply sheet, these three sets of wires being visible in FIGS. 2 to 5.
  • the electrical control circuit 4 makes it possible to control the electrical voltage at the terminals of the N electrochromic elements of the layer of electrochromic material 18.
  • a correspondence table between the desired color and the electrical voltage to be applied to the terminals of a pair of electrodes makes it possible to control the change in color of the corresponding electrochromic element by voltage.
  • the correspondence table depends on the electrochromic material used. For example, the electrical voltage at the terminals of a pair of electrodes varies between a minimum electrical voltage of – 1 Volt and a maximum electrical voltage of + 1 Volt.
  • the thickness of the layer of electrochromic material 18 has an influence on the color perceived by an observer.
  • a PEDOT layer with a thickness of 220 nm when it receives a broadband light spectrum light, produces a red color by reflection.
  • a PEDOT layer with a thickness of 170 nm when it receives a broadband light spectrum light, produces a green color by reflection.
  • a PEDOT layer with a thickness of 130 nm when it receives a broadband light spectrum light, produces a blue color by reflection.
  • all the electrochromic elements E 1 , E 2 , E 3 ,... and E N of the electrochromic material layer 18 are of the same thickness when no electric voltage is applied thereto, but the thickness of the electrochromic material layer 18 is a function of the power supply electric voltage provided by the control electric circuit 4, which therefore influences the color perceived by an observer.
  • a layer 18 of PEDOT material produces a blue color by reflection (with a wavelength substantially equal to 450 nm); for an electrical supply voltage across a pair of electrodes substantially equal to 0.6 Volts, a layer 18 of PEDOT material produces a green color by reflection; for an electrical supply voltage across a pair of electrodes substantially equal to 0.9 Volts, a layer 18 of PEDOT material produces a red color by reflection (with a wavelength between 620 nm and 630 nm).
  • the electrical control circuit 4 imposes the first, second and third values of the electrical supply voltage at the terminals of the electrodes of all the electrochromic elements of the same pixel P 1 , P 2 , P 3 given (on the all pixels P 1 , P 2 , P 3 of layer 18 are lit)
  • the light coming from the white light source beam and/or from the external source of natural light and reflected by the reflective layer 16 passes through the electrochromic elements of this pixel P 1 , P 2 , P 3 and emerges from the pixel, in the core 10 of the light guide 6, with a predetermined color and tone, selectively chosen from all the possible colors and tones in the visible spectrum.
  • the three adjacent elements (E 1 , E 2 , E 3 ), (E 4 , E 5 , E 6 ), (E 7 , E 8 , E 9 ) of the same pixel P 1 , P 2 , P 3 are arranged close enough to each other so that the eye of an observer perceives a single color emitted by this pixel, by mixing the blue, green and red colors emitted by the three adjacent elements.
  • the color in question is a function of the proportions between the blue, green and red colors of the mixture, therefore of the relative proportions between the geometric dimensions of the three elements of the pixel.
  • the thickness of the layer of electrochromic organic material 18 (therefore of the different elements E 1 , E 2 , E 3 ,... summer N ) is a function of the supply voltage supplied by the electrical control circuit 4, which has an influence on the color perceived by the observer.
  • the elements E 1 , E 4 , E 7 of the first subgroup of elements have a thickness less than the elements E 2 , E 5 , E 8 of the second subgroup of elements, which themselves have a thickness less than the E elements 3 , E 6 , E 9 of the third subgroup of elements.
  • the quantity of light rays passing through a given electrochromic element E 1 , E 2 , E 3 ,... and E N which is a function of the geometry of this element (in particular its length), directly influences the height of the peak of the wavelength corresponding to this element (first, second or third predetermined wavelength) in the final mixture of colors obtained at the output of the pixel.
  • the electrical control circuit 4 by receiving an instruction sent for example by a user (the instruction being the first, second or third value of the electrical supply voltage), makes it possible to control the electrical voltage at the terminals of each pair of electrodes in order to control the color of the corresponding pixel.
  • the electrical control circuit 4 imposes the first, second or third predefined electrical voltage value at the terminals of one of the pairs of electrodes of an electrochromic element (depending on whether this electrochromic element belongs to the first, second or third subgroup of electrochromic elements)
  • the light coming from the white light source beam emitted by the light source 8A
  • the external source of natural light and reflected by the reflective layer 16 passes through the corresponding electrochromic element E 1 , E 2 , E 3 ,... E N , and emerges in the core 10 of the light guide 6 with the first, second or third predetermined wavelength in the visible spectrum.
  • the particular geometric configuration of the electrochromic elements influences the final mixture of colors obtained at the output of the pixel, the light beam at the output of the pixel having a predetermined color and tone.
  • the photometric lighting and/or signaling function, or the visual signature or animation, produced by the lighting device 1 is thus made up of the N/3 pixels whose color is controlled by the electrical voltages ordered by the electrical control circuit 4.
  • This photometric lighting and/or signaling function, or this visual signature or animation, is thus customizable.
  • the lighting device comprises a light guide 105 according to a second variant, a light source (not shown in the figure for reasons of clarity), and an electrical control circuit (not shown).
  • the electrical control circuit is for example connected to the electrical network of the vehicle.
  • FIGS. 1 to 5 relating to the first variant of the light guide apply in the same way to the second variant of the light guide.
  • the light guide 105 is a surface light guide comprising a flexible sheet 110 provided with a core 111, as well as a multilayer structure (not shown in the ), itself in the form of a sheet and attached to the flexible sheet 110.
  • the core 111 which is in the form of a flexible film, is capable of receiving light rays via a light injection edge 114 and of returning the light rays in a direction X substantially normal to a surface of the sheet which thus extends in a plane YZ on the .
  • the 110 tablecloth is typically rectangular in shape.
  • the light guide 105 further comprises a group 120 of light injection elements 120.1 arranged upstream of the flexible sheet 110.
  • a “sheet” is an optical element in which one dimension is much smaller than the other two dimensions in space, for example one or more orders of magnitude smaller. As illustrated in the , we consider here a flexible sheet whose thickness along the X axis is at least two orders of magnitude less than its dimensions along the YZ plane in which the flexible sheet 110 extends.
  • the flexible sheet 110 comprises a set of microstructures 113, here produced in the part of the core 111, capable of returning the light rays guided in the light guide outside the flexible sheet 110, in particular in one or more directions substantially along the X axis.
  • the light rays emerge in the +X direction, namely substantially parallel to the vehicle axis Ox, towards the outside of the front face of the vehicle.
  • the multilayer structure is composed of the stack of a substrate, a reflective layer, and a layer of electrochromic material.
  • the layer of electrochromic material comprises electrochromic elements similar to the electrochromic elements E1,..,E9 described in connection with the light device 1 according to the first embodiment of the invention, and which will therefore not be described in more detail here.
  • the electrochromic elements are distributed in pixels, in other words in groups of electrochromic elements distributed between a first subgroup of electrochromic elements, a second subgroup of electrochromic elements and a third subgroup of electrochromic elements.
  • the electrochromic elements are configured to form Fabry-Pérot cavities in an excited state.
  • the microstructures 113 make it possible to decouple the light rays circulating within the core 111, in other words the microstructures 113 deflect the light rays which propagate in the core 111 of the light guide 105 and return them towards the electrochromic elements of the layer of electrochromic material.
  • the flexible film 111 (or core) is typically rectangular in shape, as illustrated in the .
  • the flexible film 111 may be a substrate film made of polycarbonate, PC, polymethyl methacrylate, PMMA, thermoplastic polyurethane, TUP, or polyethylene terephthalate, PET.
  • the flexible film 111 may have a thickness, i.e. a dimension along the X axis, of between 12 and 1000 micrometers. More specifically, the thickness of the flexible film 111 may be between 50 and 1000 micrometers, for example between 200 and 500 micrometers. Alternatively, it is the flexible sheet 110 which has a thickness of between 200 and 1000 micrometers.
  • the aforementioned materials combined with a low thickness as described above, make it possible to obtain a flexible and transparent film 111.
  • Other materials may be provided for the composition of the flexible film 111.
  • the flexible sheet 110 extends along a main extension axis D2, which here corresponds to the Y direction on the
  • the main axis D2 along which the sheet 110 extends forms a privileged axis of propagation of light within the film, the light rays coming from the source beam propagating in the sheet 110 by total internal reflection along said main axis D2.
  • the sheet 110 further comprises one or two optional protective layers 112.1 and 112.2, which make it possible to mechanically protect the flexible film 111.
  • at least one of the protective layers 112.1 and 112.2 may comprise an anti-UV treatment, making it possible to protect the flexible film against UV rays, once the microstructures 113 have been etched. Without such UV protection, the pattern projected by the light guide 105 is likely to degrade over time, in particular when it is exposed to sunlight.
  • the flexible film 111 and the protective layers 112.1 and 112.2, here forming the flexible sheet 110, are shown in a spaced manner on the , for illustrative purposes only. It will be understood, however, that the protective layers 112.1 and 112.2 may be attached to the flexible film, in particular by lamination.
  • the protective layers 112.1 and 112.2 have a refractive index different from that of the flexible film 111 so as to allow total internal reflection in the sheet 110.
  • the 110 sheet being flexible, it is not necessarily included in a plane but can be curved, depending on the position in which it is placed and the mechanical constraints applied to it.
  • the microstructures 113 may be capable of causing the light rays exiting the flexible film 111 to form a pattern.
  • the microstructures 113 may be etched by ultraviolet printing, so as to reflect the light rays through the surface of the flexible film according to the desired pattern.
  • the microstructures 113 are distributed so as to project homogeneous light over the entire surface of the flexible film 111. This is then referred to as a homogeneous pattern in the following.
  • the microstructures 113 can be distributed along the Y axis so that a linear density of microstructures 113 is proportional to the distance from the light injection edge 114 through which the light rays injected by the group 120 of light injection elements 120.1 are received.
  • Such a distribution advantageously makes it possible to ensure a homogeneous distribution along the Y axis of the light intensity of the pattern emitted by the flexible sheet 110.
  • the group 120 is coupled with at least one light source (not shown in the ) so as to receive the light rays R emitted by said source in each of the light injection elements.
  • the group 120 of light injection elements 120.1 is replaced by several light sources aligned transversely to the main axis D2 of extension of the film 111, at an edge of the film 111 (the edge in question being parallel to the direction Z of the previous figure).
  • Each light source is configured to emit a light source beam directly into the film 111 (in other words, according to this variant of the second embodiment of the invention, there are no more light injection elements).
  • the electrical control circuit is connected to the electrodes of the first, second and third subgroup of electrochromic elements via the same set of power supply wires.
  • the electrical control circuit makes it possible to control the electrical voltage at the terminals of the electrochromic elements of the layer of electrochromic material, the electrical voltages imposed by the electrical control circuit on the electrodes of the different electrochromic elements 113 being different.
  • FIGS 7 to 16 are shown three adjacent electrochromic elements E 1 , E 2 , E 3 of the first, second and third subgroup of electrochromic elements, which belong to the same pixel.
  • the three electrochromic elements E1, E2, E3 have distinct lengths, the electrochromic element E1 of the first subgroup of electrochromic elements having a length greater than that of the electrochromic element E2 of the second subgroup of electrochromic elements, the latter itself having a length greater than that of the electrochromic element E3 of the third subgroup of electrochromic elements.
  • the ratios of proportions between the dimensions (in particular the length) of the three electrochromic elements E1, E2, E3 of the first, second and third subgroup of electrochromic elements are as follows: for dimensions of the first electrochromic element E1 arbitrarily normalized to an overall value of 3, the corresponding overall value of the dimensions of the second electrochromic element E2 is equal to 1.5; and the corresponding overall value of the dimensions of the third electrochromic element E3 is equal to 1. represents the three electrochromic elements E1, E2, E3 of the , when they are not electrically powered.
  • the three electrochromic elements E1, E2, E3 are then of the same thickness (but have distinct lengths, as in the ).
  • Figures 8 to 12 illustrate different possible geometric configurations for the three electrochromic elements E1, E2, E3 according to this first embodiment example.
  • the three electrochromic elements E1, E2, E3 can thus be arranged next to each other in a linear alignment ( ), or define concentric ring shapes ( ), or be arranged in the form of a compact stack within a (virtual) rectangular or square shape R1 (figures 10 to 12). It is thus understood that by choosing such examples of geometric configurations for the three electrochromic elements E1, E2, E3, it is possible to advantageously optimize the size of the corresponding pixel by making the latter particularly compact.
  • electrochromic elements E 1 , E 2 , E 3 there represents a second example of the embodiment of these three electrochromic elements E 1 , E 2 , E 3 , the configuration of which makes it possible to obtain, for the light beam exiting the pixel, an amber color with a particular tone to, for example, achieve the TI indicator function, the color spectrum of which is illustrated in the figure .
  • the three electrochromic elements E1, E2, E3 have distinct lengths, the electrochromic element E3 of the third subgroup of electrochromic elements having a length greater than that of the electrochromic element E1 of the first subgroup of electrochromic elements, the latter itself having a length greater than that of the electrochromic element E2 of the second subgroup of electrochromic elements.
  • the ratios of proportions between the dimensions (in particular the length) of the three electrochromic elements E1, E2, E3 of the first, second and third subgroup of electrochromic elements are as follows: for dimensions of the electrochromic element E3 arbitrarily normalized to an overall value of 2, the corresponding overall value of the dimensions of the first electrochromic element E1 is equal to 1; and the corresponding overall value of the dimensions of the second electrochromic element E2 is equal to 0.8. represents the three electrochromic elements E1, E2, E3 of the , when they are not electrically powered.
  • the three electrochromic elements E1, E2, E3 are then of the same thickness (but have distinct lengths, as in the ).
  • Figures 14 to 16 illustrate different possible geometric configurations for the three electrochromic elements E1, E2, E3 according to this second embodiment example.
  • the three electrochromic elements E1, E2, E3 can thus be arranged next to each other in a linear alignment ( ), or be arranged in the form of a compact stack within a (virtual) rectangular or square shape R2 (figures 15 to 16). It is thus understood that by choosing such examples of geometric configurations for the three electrochromic elements E1, E2, E3, it is possible to advantageously optimize the size of the corresponding pixel by making the latter particularly compact.
  • the latter sends an instruction to the electrical control circuit 4.
  • This instruction is representative of a set of electrical voltages to be applied to the electrochromic elements of the layer of electrochromic material 18 (via their respective pairs of electrodes).
  • the set of electrical voltages translates a colored pattern to be displayed on the light guide 6 via the electrochromic elements E 1 , E 2 , E 3 ,... E N .
  • the electrical control circuit 4 can selectively turn off or turn on the electrochromic elements E 1 , E 2 , E 3 ,... E N , and control the electrical supply voltage of the latter to generate the particular color emitted by them.
  • the electrical control circuit 4 drives the electrical voltage at the terminals of each pair of electrodes at high frequency, typically at a frequency substantially between 10 Hz and 50 Hz.
  • the lighting beam generated by the light guide 6 of the lighting device 1 can be used advantageously to perform a regulatory photometric function, in particular a photometric function for lighting and/or signaling a vehicle, and preferably a vehicle direction indicator function.
  • the lighting beam generated by the lighting device 1 can also be used to perform a photometric function of the “daytime running light” type, or even be used within the interior lighting of a vehicle (the light module being for example mounted in the vehicle ceiling light), or even to produce a signature or visual animations on the vehicle .

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Abstract

L'invention concerne un dispositif lumineux (1) de véhicule comportant un guide de lumière (6) au moins partiellement transparent ou translucide, et une source lumineuse (8A) disposée à une extrémité du guide de lumière (6), le guide de lumière (6) comprenant un cœur (10), la source lumineuse (8A) étant configurée pour émettre un faisceau source de lumière blanche dans le cœur (10) du guide de lumière. Selon l'invention, le guide de lumière (6) comporte en outre 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, E3,…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.

Description

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 et un ton prédéterminés
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.
 Etat de la technique
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 en n’utilisant qu’une seule source lumineuse disposée à une extrémité 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 et un ton prédéterminés, choisis de manière sélective parmi l’ensemble des couleurs et des tons possibles dans le spectre visible.
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 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 étant encapsulé dans une couche d’électrolyte et étant connecté 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 des propriétés du matériau électrochrome de ladite couche et/ou par une épaisseur de la couche de matériau électrochrome ; et le dispositif lumineux comporte 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 chaque paire d’électrodes, les tensions électriques imposées par le circuit électrique de commande sur les électrodes desdits au moins deux éléments électrochromes étant distinctes, de telle sorte que lorsque le circuit électrique de commande impose une première valeur de tension électrique prédéfinie aux bornes d’une première paire d’électrodes d’un premier élément électrochrome, 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 du premier élément électrochrome dans le cœur du guide de lumière avec une première longueur d’onde prédéterminée, ladite première longueur d’onde étant fonction de ladite première valeur de tension électrique prédéfinie aux bornes de la première paire d’électrodes ; et lorsque le circuit électrique de commande impose une deuxième valeur de tension électrique prédéfinie aux bornes d’une deuxième paire d’électrodes d’un deuxième élément électrochrome, ladite deuxième valeur de tension électrique prédéfinie étant distincte de la première valeur de tension électrique prédéfinie, 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 du deuxième élément électrochrome dans le cœur du guide de lumière avec une deuxième longueur d’onde prédéterminée, ladite deuxième longueur d’onde étant distincte de la première longueur d’onde et étant fonction de ladite deuxième valeur de tension électrique prédéfinie aux bornes de la deuxième paire d’électrodes ; lesdits au moins deux éléments électrochromes présentant des dimensions choisies de sorte à ce que les proportions relatives entre les dimensions des deux éléments électrochromes correspondent à un mélange prédéfini de proportions entre les couleurs correspondant aux première et deuxième longueurs d’onde prédéterminées lorsque les deux éléments électrochromes sont alimentés électriquement par le circuit électrique de commande, ledit mélange prédéfini de proportions entre lesdites couleurs correspondant à une couleur et à un ton prédéterminés dans le spectre visible.
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 qu’une seule source lumineuse disposée à une extrémité du guide de lumière (et/ou en utilisant la lumière naturelle issue du soleil), et ce qui contribue à alléger les contraintes et à réduire les coûts. 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, selon que le circuit électrique de commande alimente les électrodes du premier élément électrochrome ou du deuxième élément électrochrome (en appliquant respectivement la première ou la deuxième valeur de tension prédéfinie aux bornes des électrodes concernées), ou bien les électrodes des deux éléments électrochromes (en appliquant les première et deuxième valeurs de tension prédéfinies aux bornes des électrodes concernées), le dispositif lumineux selon l’invention permet d’obtenir, de manière sélective, un faisceau lumineux réfléchi en sortie du guide de lumière qui présente la première longueur d’onde, la deuxième longueur d’onde, ou bien un faisceau lumineux ayant une couleur et un ton prédéterminés dans le spectre visible (la couleur étant distincte des couleurs correspondant aux première et deuxième longueurs d’onde). En effet, la couleur et le ton obtenus en sortie d’une cellule (ou pixel) donnée dépendent des tensions d’alimentation et 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, lorsque l’ensemble des éléments 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.
Selon un mode de réalisation de l’invention, la source lumineuse est une source laser ou une diode électroluminescente.
Selon un mode de réalisation préféré de l’invention, la couche de matériau électrochrome est structurée en une pluralité de cellules, chaque cellule comportant trois éléments électrochromes, l’ensemble des éléments électrochromes étant réparti entre un premier sous-groupe d’éléments électrochromes, un deuxième sous-groupe d’éléments électrochromes et un troisième sous-groupe d’éléments électrochromes, les éléments électrochromes des premier, deuxième et troisième sous-groupe d’éléments étant entrelacés trois à trois le long de la couche de matériau électrochrome, chaque ensemble de trois éléments adjacents des premier, deuxième et troisième sous-groupe d’éléments formant une desdites cellules, et le circuit électrique de commande est configuré de telle sorte que lorsque le circuit électrique de commande impose une première valeur de tension électrique prédéfinie aux bornes d’au moins une des paires d’électrodes du premier sous-groupe d’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 de l’élément correspondant dans le cœur du guide de lumière avec une première longueur d’onde prédéterminée correspondant à la couleur bleue dans le spectre visible ; lorsque le circuit électrique de commande impose une deuxième valeur de tension électrique prédéfinie aux bornes d’au moins une des paires d’électrodes du deuxième sous-groupe d’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 de l’élément correspondant dans le cœur du guide de lumière avec une deuxième longueur d’onde prédéterminée correspondant à la couleur verte dans le spectre visible ; et lorsque le circuit électrique de commande impose une troisième valeur de tension électrique prédéfinie aux bornes d’au moins une des paires d’électrodes du troisième sous-groupe d’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 de l’élément correspondant dans le cœur du guide de lumière avec une troisième longueur d’onde prédéterminée correspondant à la couleur rouge dans le spectre visible.
Ceci permet d’obtenir un faisceau lumineux réfléchi en sortie du guide de lumière qui présente une couleur et un ton prédéterminés, choisis de manière sélective parmi l’ensemble des couleurs et des tons possibles dans le spectre visible. Le dispositif lumineux selon l’invention permet ainsi d’obtenir toutes sortes de couleurs et de tons, en dimensionnant au préalable la géométrie des éléments électrochromes composant les pixels. Ainsi, lorsque le circuit électrique de commande alimente les électrodes de l’ensemble des éléments électrochromes adjacents d’un ou de plusieurs pixels (ou cellules) donnés, il est par exemple possible d’obtenir différents types de blancs (dont notamment un blanc « chaud ») en jouant sur la géométrie des éléments électrochromes pour un même premier rapport de proportions entre les couleurs bleue, verte et rouge (les blancs obtenus ayant pour avantage de ne pas présenter d’aspect « jaunâtre » qui apparait par exemple lorsqu’on utilise une couche de matériau phosphore dans le guide de lumière). Cette configuration est 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 utilisant une couche de phosphore. Le dispositif lumineux tel que proposé permet encore d’obtenir une couleur « ambre » pour le faisceau lumineux réfléchi en sortie du guide de lumière (en utilisant un deuxième rapport de proportions entre les couleurs bleue, verte et rouge). Ceci est tout à fait adapté pour la fonction de clignotant, ou TI, acronyme de « Turn Indicator » en anglais.
En outre, lorsque le circuit électrique de commande alimente uniquement les électrodes du premier sous-groupe d’éléments électrochromes, du deuxième sous-groupe d’éléments électrochromes ou du troisième sous-groupe d’éléments électrochromes (en appliquant respectivement la première, la deuxième ou la troisième valeur de tension électrique prédéfinie aux bornes des électrodes), le dispositif lumineux selon l’invention permet d’obtenir, de manière sélective, un faisceau lumineux réfléchi en sortie du guide de lumière qui présente la couleur bleue, verte ou rouge.
Ainsi, le dispositif lumineux tel que proposé peut réaliser à la fois une fonction de signalisation réglementaire (fonction DRL ou TI) et une fonction purement décorative.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le matériau électrochrome est du PEDOT, et la première valeur de tension électrique prédéfinie est égale à 0,3 Volts, la deuxième valeur de tension électrique prédéfinie est égale à 0,6 Volts, et la troisième valeur de tension électrique prédéfinie est égale à 0,9 Volts.
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.
De manière optionnelle, le guide de lumière est une fibre optique diffusante et/ou flexible. 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 mode de réalisation de l’invention, la tension électrique aux bornes de chaque paire d’électrodes 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 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 pilotage d’au moins une tension électrique aux bornes de la paire d’électrodes d’un 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 dudit élément électrochrome dans le cœur du guide de lumière avec la première ou la deuxième longueur d’onde prédéterminée, ladite consigne étant la première ou deuxième valeur de tension électrique prédéfinie.
Selon un mode de réalisation de l’invention, lors de l’étape de commande de pilotage, tous les éléments électrochromes de ladite au moins une cellule sont alimentés simultanément, de telle sorte que lorsque le circuit électrique de commande impose les première et deuxième valeurs de tension électrique prédéfinies aux bornes des électrodes desdits au moins deux éléments électrochromes de ladite au moins une 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 ladite cellule dans le cœur du guide de lumière avec une couleur et un ton correspondant à ladite couleur et audit ton prédéterminés dans le spectre visible, ladite couleur étant distincte des couleurs correspondant aux première et deuxième longueurs d’onde prédéterminées.
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 les première, deuxième et troisième valeurs de tension électrique prédéfinies aux bornes des 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, ladite couleur blanche présentant un ton qui est fonction des proportions relatives entre les dimensions des trois éléments électrochromes de la cellule.
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 ou une fonction de feu diurne.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à l’examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés sur lesquels :
est une représentation schématique, en vue latérale, d’un dispositif lumineux selon l’invention, le dispositif lumineux comprenant une source lumineuse et un circuit électrique de commande ;
est une représentation schématique, en vue en coupe longitudinale, du dispositif lumineux de la selon un mode de réalisation de l’invention, le dispositif lumineux comprenant un guide de lumière selon une première variante et une couche de matériau électrochrome structurée en une pluralité d’éléments électrochromes et étant dans un mode de fonctionnement dans lequel trois éléments électrochromes d’un premier sous-groupe d’éléments électrochromes sont alimentés électriquement par le circuit électrique de commande ;
est une vue analogue à celle de la , dans un mode de fonctionnement du dispositif lumineux dans lequel trois éléments électrochromes d’un deuxième sous-groupe d’éléments électrochromes sont alimentés électriquement par le circuit électrique de commande ;
est une vue analogue à celle de la , dans un mode de fonctionnement du dispositif lumineux dans lequel trois éléments électrochromes d’un troisième sous-groupe d’éléments électrochromes sont alimentés électriquement par le circuit électrique de commande ;
est une vue analogue à celle de la , dans un mode de fonctionnement du dispositif lumineux dans lequel tous les éléments électrochromes de la couche sont alimentés électriquement par le circuit électrique de commande ;
est une représentation schématique d’un guide de lumière selon une deuxième variante, ledit guide de lumière étant apte à être intégré au dispositif lumineux selon l’invention ;
est une représentation schématique, en perspective, d’un ensemble de trois éléments électrochromes appartenant à une même cellule ou pixel du dispositif lumineux selon l’invention, selon un premier exemple de réalisation correspondant à une première couleur et à un premier ton donnés pour le faisceau lumineux en sortie du dispositif ;
est une représentation schématique de l’ensemble de la , lorsque les trois éléments électrochromes ne sont pas alimentés électriquement ;
est une représentation schématique d’un spectre de couleur d’une fonction de feu diurne DRL mise en œuvre par l’ensemble de la ;
, , , et sont des représentations schématiques, en vue de dessus, de configurations géométriques possibles pour les trois éléments électrochromes selon le premier exemple de réalisation de la  ;
est une représentation schématique, en perspective, d’un ensemble de trois éléments électrochromes appartenant à une même cellule ou pixel du dispositif lumineux selon l’invention, selon un deuxième exemple de réalisation correspondant à une deuxième couleur et à un deuxième ton donnés pour le faisceau lumineux en sortie du dispositif ;
est une représentation schématique de l’ensemble de la , lorsque les trois éléments électrochromes ne sont pas alimentés électriquement ;
est une représentation schématique d’un spectre de couleur d’une fonction de clignotant DI mise en œuvre par l’ensemble de la ; et
, et sont des représentations schématiques, en vue de dessus, de configurations géométriques possibles pour les trois éléments électrochromes selon le deuxième exemple de réalisation de la .
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.
 Description détaillée
La est une représentation schématique, en vue latérale, d’un dispositif lumineux 1 de véhicule selon l’invention. Le dispositif lumineux 1 comprend un guide de lumière 6 selon une première variante 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 à 5, 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 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 à 5, 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 transparent ou incolore dans un état de repos, flexible, ainsi que les propriétés électro-optiques pour former une cavité Fabry-Pérot dans un état excité. 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 à 5, 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, 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, E8 et 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 à 5, trois premiers éléments électrochromes E1, E4, E7 appartiennent au premier sous-groupe d’éléments électrochromes, trois autres éléments électrochromes E2, E5, E8 appartiennent au deuxième sous-groupe d’éléments électrochromes, et trois autres éléments électrochromes E3, E6, E9 appartiennent au troisième sous-groupe d’éléments électrochromes. Chaque ensemble P1, P2, P3 de 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 à 5, la couche de matériau électrochrome 18 comporte trois pixels P1, P2, P3.
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 trois ensembles distincts de fils d’alimentation appartenant à la nappe d’alimentation, ces trois ensembles de fils étant visibles sur les figures 2 à 5. 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. Une table de correspondance entre la couleur souhaitée et la tension électrique à appliquer aux bornes d’une paire d’électrodes permet de commander en tension le changement de couleur de l’élément électrochrome correspondant. La table de correspondance dépend du matériau électrochrome utilisé. Par exemple, la tension électrique aux bornes d’une 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 220 nm, lorsqu’elle reçoit une lumière de spectre lumineux à large bande, produit par réflexion une couleur rouge. Une couche de PEDOT d’épaisseur égale à 170 nm, lorsqu’elle reçoit une lumière de spectre lumineux à large bande, produit par réflexion une couleur verte. Une couche de PEDOT d’épaisseur égale à 130 nm, lorsqu’elle reçoit une lumière de spectre lumineux à large bande, produit par réflexion une couleur bleue. Dans la présente invention, tous les éléments électrochromes E1, E2, E3,… et EN de la couche de matériau électrochrome 18 sont de même épaisseur lorsqu’aucune tension électrique ne leur est appliquée, mais l’épaisseur de la couche de matériau électrochrome 18 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 tension électrique d’alimentation aux bornes d’une paire d’électrodes sensiblement égale à 0,3 Volts, une couche 18 de matériau PEDOT produit par réflexion une couleur bleue (de longueur d’onde sensiblement égale à 450 nm) ; pour une tension électrique d’alimentation aux bornes d’une paire d’électrodes sensiblement égale à 0,6 Volts, une couche 18 de matériau PEDOT produit par réflexion une couleur verte ; pour une tension électrique d’alimentation aux bornes d’une paire d’électrodes sensiblement égale à 0,9 Volts, une couche 18 de matériau PEDOT produit par réflexion une couleur rouge (de longueur d’onde comprise entre 620 nm et 630 nm). Ainsi, et comme illustré sur les figures 2 et 5, lorsque le circuit électrique de commande 4 impose une première valeur de tension électrique d’alimentation de 0,3 Volts (pour une couche 18 en matériau PEDOT) aux bornes d’au moins une des paires d’électrodes du premier sous-groupe d’éléments électrochromes E1, E4, E7, 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 l’élément électrochrome correspondant E1, E4, E7 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. Comme illustré sur les figures 3 et 5, lorsque le circuit électrique de commande 4 impose une deuxième valeur de tension électrique d’alimentation de 0,6 Volts (pour une couche 18 en matériau PEDOT) aux bornes d’au moins une des paires d’électrodes du deuxième sous-groupe d’éléments électrochromes E2, E5, E8, 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 l’élément électrochrome correspondant E2, E5, E8 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. Comme illustré sur les figures 4 et 5, lorsque le circuit électrique de commande 4 impose une troisième valeur de tension électrique d’alimentation de 0,9 Volts (pour une couche 18 en matériau PEDOT) aux bornes d’au moins une des paires d’électrodes du troisième sous-groupe d’éléments électrochromes E3, E6, E9, 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 l’élément électrochrome correspondant E3, E6, E9 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.
Comme illustré sur la , lorsque le circuit électrique de commande 4 impose les première, deuxième et troisième valeurs de tension électrique d’alimentation aux bornes des électrodes de tous les éléments électrochromes d’un même pixel P1, P2, P3 donné (sur la tous les pixels P1, P2, P3 de 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, P3 et ressort du pixel, dans le cœur 10 du guide de lumière 6, avec une couleur et un ton prédéterminés, choisis de manière sélective parmi l’ensemble des couleurs et des tons possibles dans le spectre visible. En effet, les trois éléments adjacents (E1, E2, E3), (E4, E5, E6), (E7, E8, E9) d’un même pixel P1, P2, P3 donné sont agencés de manière suffisamment proche les uns des autres pour que l’œil d’un observateur perçoive une couleur unique émise par ce pixel, par mélange des couleurs bleue, verte et rouge émises par les trois éléments adjacents. La couleur en question est fonction des proportions entre les couleurs bleue, verte et rouge du mélange, donc des proportions relatives entre les dimensions géométriques des trois éléments du pixel. Sur la est également illustré le phénomène décrit précédemment selon lequel l’épaisseur de la couche de matériau organique électrochrome 18 (donc des différents éléments E1, E2, E3,… et EN) est fonction de la tension d’alimentation fournie par le circuit électrique de commande 4, ce qui a une influence sur la couleur perçue par l’observateur. Ici, lorsqu’alimentés respectivement par les première, deuxième et troisième tensions d’alimentation, les éléments E1, E4, E7 du 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.
En outre, pour chaque élément (E1, E2, E3), (E4, E5, E6), (E7, E8, E9) d’un pixel P1, P2, P3 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 à la première, deuxième ou troisième valeur de tension d’alimentation, 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 première, deuxième ou troisième valeur de tension électrique d’alimentation), 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 première, deuxième ou troisième 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 les tensions électriques ordonnées 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.
La est une représentation schématique, en vue latérale, d’une partie d’un dispositif lumineux de véhicule selon un mode de réalisation de l’invention. Le dispositif lumineux comprend un guide de lumière 105 selon une deuxième variante, 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. La description des figures 1 à 5 relatives à la première variante du guide de lumière s’appliquent de la même façon à la deuxième variante du guide de lumière.
Le guide de lumière 105 selon la deuxième variante est 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.
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 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,..,E9 décrits 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. 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 la nappe 110 forme un axe privilégié de propagation de la lumière au sein du film, les rayons lumineux issus du faisceau source se propageant dans la nappe 110 par réflexion interne totale selon ledit axe principal D2.
La nappe 110 comprend 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 la nappe 110.
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 le 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 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 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 mode de réalisation de l’invention illustré sur les figures 1 à 5, 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 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 différentes.
Sur les figures 7 à 16 sont représentés trois éléments électrochromes adjacents E1, E2, E3 des premier, deuxième et troisième sous-groupe d’éléments électrochromes, qui appartiennent à un même pixel.
En particulier, la représente un premier exemple de réalisation de ces trois éléments électrochromes E1, E2, E3, dont la configuration permet d’obtenir, pour le faisceau lumineux en sortie du pixel, une couleur blanche avec un ton particulier pour par exemple réaliser la fonction de feu diurne DRL dont le spectre de couleur est illustré sur la . Les trois éléments électrochromes E1, E2, E3 ont des longueurs distinctes, l’élément électrochrome E1 du premier sous-groupe d’éléments électrochromes ayant une longueur supérieure à celle de l’élément électrochrome E2 du deuxième sous-groupe d’éléments électrochromes, ce dernier ayant lui-même une longueur supérieure à celle de l’élément électrochrome E3 du troisième sous-groupe d’éléments électrochromes. Plus précisément, les rapports de proportions entre les dimensions (en particulier la longueur) des trois éléments électrochromes E1, E2, E3 des premier, deuxième et troisième sous-groupe d’éléments électrochromes (qui correspondent sur la aux rapports de proportions entre les pics de longueur d’onde Pic1, Pic2, Pic3 correspondant à ces trois éléments E1, E2, E3) sont les suivants : pour des dimensions du premier élément électrochrome E1 normalisées arbitrairement à une valeur globale de 3, la valeur globale correspondante des dimensions du deuxième élément électrochrome E2 est égale à 1,5 ; et la valeur globale correspondante des dimensions du troisième élément électrochrome E3 est égale à 1. La représente les trois éléments électrochromes E1, E2, E3 de la , lorsqu’ils ne sont pas alimentés électriquement. Comme on peut le voir sur cette figure, et comme indiqué précédemment, les trois éléments électrochromes E1, E2, E3 sont alors de même épaisseur (mais présentent des longueurs distinctes, comme sur la ). Les figures 8 à 12 illustrent différentes configurations géométriques possibles pour les trois éléments électrochromes E1, E2, E3 selon ce premier exemple de réalisation. 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 10 à 12). 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.
La représente un deuxième exemple de réalisation de ces trois éléments électrochromes E1, E2, E3, dont la configuration permet d’obtenir, pour le faisceau lumineux en sortie du pixel, une couleur ambre avec un ton particulier pour par exemple réaliser la fonction de clignotant TI dont le spectre de couleur est illustré sur la . Les trois éléments électrochromes E1, E2, E3 ont des longueurs distinctes, l’élément électrochrome E3 du troisième sous-groupe d’éléments électrochromes ayant une longueur supérieure à celle de l’élément électrochrome E1 du premier sous-groupe d’éléments électrochromes, ce dernier ayant lui-même une longueur supérieure à celle de l’élément électrochrome E2 du deuxième sous-groupe d’éléments électrochromes. Plus précisément, les rapports de proportions entre les dimensions (en particulier la longueur) des trois éléments électrochromes E1, E2, E3 des premier, deuxième et troisième sous-groupe d’éléments électrochromes (qui correspondent sur la aux rapports de proportions entre les pics de longueur d’onde Pic1, Pic2, Pic3 correspondant à ces trois éléments E1, E2, E3) sont les suivants : pour des dimensions du élément électrochrome E3 normalisées arbitrairement à une valeur globale de 2, la valeur globale correspondante des dimensions du premier électrochrome E1 est égale à 1 ; et la valeur globale correspondante des dimensions du deuxième élément électrochrome E2 est égale à 0,8. La représente les trois éléments électrochromes E1, E2, E3 de la , lorsqu’ils ne sont pas alimentés électriquement. Comme on peut le voir sur cette figure, et comme indiqué précédemment, les trois éléments électrochromes E1, E2, E3 sont alors de même épaisseur (mais présentent des longueurs distinctes, comme sur la ). Les figures 14 à 16 illustrent différentes configurations géométriques possibles pour les trois éléments électrochromes E1, E2, E3 selon ce deuxième exemple de réalisation. Les trois éléments électrochromes E1, E2, E3 peuvent ainsi être disposés les uns à côté des autres dans un alignement linéaire ( ), ou bien être disposés sous forme d’un empilement compact s’inscrivant dans une forme (virtuelle) rectangulaire ou carrée R2 (figures 15 à 16). 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.
On décrit ci-après un procédé de commande du dispositif lumineux 1 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, celui-ci envoie une consigne au circuit électrique de commande 4. Cette consigne est représentative d’un ensemble de tensions électriques 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. Le circuit électrique de commande 4 peut éteindre ou allumer sélectivement les éléments électrochromes E1, E2, E3,…EN, et piloter la tension électrique d’alimentation de ces derniers pour générer la couleur particulière émise par ceux-ci. Lorsque les trois éléments électrochromes adjacents d’un même pixel P1, P2, P3 sont 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, P3 et ressort du pixel, dans le cœur 10 du guide de lumière 6, avec une couleur et un ton prédéterminés (par exemple, et de manière non limitative, un blanc « chaud » ou encore une couleur « ambre »), choisis de manière sélective parmi l’ensemble des couleurs et des tons possibles dans le spectre visible, et fonctions 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.

Claims (12)

  1. Dispositif lumineux (1) de véhicule comportant un guide de lumière (6) au moins partiellement transparent ou translucide, et une source lumineuse (8A) disposée à une extrémité du guide de lumière (6), le guide de lumière (6) comprenant un cœur transparent ou translucide (10), la source lumineuse (8A) étant configurée pour émettre un faisceau source de lumière blanche dans le cœur (10) du guide de lumière (6), le cœur (10) du guide de lumière (6) s’étendant selon un axe longitudinal (D1) et étant apte à recevoir un faisceau lumineux issu de la source lumineuse (8A) 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) selon ledit axe longitudinal (D1) par réflexion interne totale, ledit cœur (10) étant configuré de sorte à permettre aux rayons lumineux de sortir du cœur (10) par une face latérale de sortie dont la normale est perpendiculaire audit axe longitudinal (D1),
    caractérisé en ce que le guide de lumière (6) comporte en outre une structure multicouche (12) accolée au cœur (10) 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), chaque élément électrochrome (E1, E2, E3,…E9) étant encapsulé dans une couche d’électrolyte et étant connecté 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 des propriétés du matériau électrochrome de ladite couche (18) et/ou par une épaisseur de la couche de matériau électrochrome,
    et en ce que le dispositif lumineux (1) comporte en outre un circuit électrique de commande (4) relié aux électrodes desdits au moins deux éléments électrochromes (E1, E2, E3,…E9) et configuré pour piloter la tension électrique aux bornes de 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) étant distinctes, de telle sorte que lorsque le circuit électrique de commande (4) impose une première valeur de tension électrique prédéfinie aux bornes d’une première paire d’électrodes d’un premier élément électrochrome, 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 du premier élément électrochrome dans le cœur (10) du guide de lumière (6) avec une première longueur d’onde prédéterminée, ladite première longueur d’onde étant fonction de ladite première valeur de tension électrique prédéfinie aux bornes de la première paire d’électrodes ; et lorsque le circuit électrique de commande (4) impose une deuxième valeur de tension électrique prédéfinie aux bornes d’une deuxième paire d’électrodes d’un deuxième élément électrochrome, ladite deuxième valeur de tension électrique prédéfinie étant distincte de la première valeur de tension électrique prédéfinie, 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 du deuxième élément électrochrome dans le cœur (10) du guide de lumière (6) avec une deuxième longueur d’onde prédéterminée, ladite deuxième longueur d’onde étant distincte de la première longueur d’onde et étant fonction de ladite deuxième valeur de tension électrique prédéfinie aux bornes de la deuxième paire d’électrodes ; lesdits au moins deux éléments électrochromes (E1, E2, E3,…E9) présentant des dimensions choisies de sorte à ce que les proportions relatives entre les dimensions des deux éléments électrochromes (E1, E2, E3,…E9) correspondent à un mélange prédéfini de proportions entre les couleurs correspondant aux première et deuxième longueurs d’onde prédéterminées lorsque les deux éléments électrochromes (E1, E2, E3,…E9) sont alimentés électriquement par le circuit électrique de commande (4), ledit mélange prédéfini de proportions entre lesdites couleurs correspondant à une couleur et à un ton prédéterminés dans le spectre visible.
  2. Dispositif lumineux (1) selon la revendication 1, dans lequel la couche de matériau électrochrome (18) est structurée en une pluralité de cellules (P1, P2, P3), chaque cellule (P1, P2, P3) comportant trois éléments électrochromes (E1, E2, E3,…E9), l’ensemble des éléments électrochromes étant réparti entre un premier sous-groupe d’éléments électrochromes (E1, E4, E7), un deuxième sous-groupe d’éléments électrochromes (E2, E5, E8) et un troisième sous-groupe d’éléments électrochromes (E3, E6, E9), les éléments électrochromes des premier, deuxième et troisième sous-groupe d’éléments étant entrelacés trois à trois le long de la couche de matériau électrochrome (18), chaque ensemble (P1, P2, P3) de trois éléments adjacents des premier, deuxième et troisième sous-groupe d’éléments formant une desdites cellules (P1, P2, P3), et dans lequel le circuit électrique de commande (4) est configuré de telle sorte que lorsque le circuit électrique de commande (4) impose une première valeur de tension électrique prédéfinie aux bornes d’au moins une des paires d’électrodes du premier sous-groupe d’éléments électrochromes (E1, E4, E7), 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, E4, E7) 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 ; lorsque le circuit électrique de commande (4) impose une deuxième valeur de tension électrique prédéfinie aux bornes d’au moins une des paires d’électrodes du deuxième sous-groupe d’éléments électrochromes (E2, E5, E8), 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 (E2, E5, E8) 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 lorsque le circuit électrique de commande (4) impose une troisième valeur de tension électrique prédéfinie aux bornes d’au moins une des paires d’électrodes du troisième sous-groupe d’éléments électrochromes (E3, E6, E9), 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 (E3, E6, E9) 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.
  3. Dispositif lumineux (1) 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.
  4. Dispositif lumineux (1) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le guide de lumière (6) est une fibre optique diffusante et/ou flexible.
  5. Dispositif lumineux (1) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la tension électrique aux bornes de chaque paire d’électrodes est comprise entre -1 V et + 1 V.
  6. Dispositif lumineux (1) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le substrat (14) de la structure multicouche (12) est muni d’une nappe d’alimentation reliée d’une part au circuit électrique de commande (4) et d’autre part aux bornes de chaque paire d’électrodes.
  7. Dispositif lumineux (1) selon la revendication 6, 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.
  8. Véhicule comprenant un dispositif lumineux (1) selon l’une des revendications précédentes.
  9. Procédé de commande d’un dispositif lumineux (1) de véhicule selon l’une des revendications 1 à 7, 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 d’au moins une tension électrique aux bornes de la paire d’électrodes d’un desdits au moins deux éléments électrochromes (E1, E2, E3,…E9) 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 dudit élément électrochrome (E1, E2, E3,…E9) dans le cœur (10) du guide de lumière (6) avec la première ou la deuxième longueur d’onde prédéterminée, ladite consigne étant la première ou deuxième valeur de tension électrique prédéfinie.
  10. Procédé selon la revendication 9, dans lequel, lors de l’étape de commande de pilotage, tous les éléments électrochromes de ladite au moins une cellule (P1, P2, P3) sont alimentés simultanément, de telle sorte que lorsque le circuit électrique de commande (4) impose les première et deuxième valeurs de tension électrique prédéfinies aux bornes des électrodes desdits au moins deux éléments électrochromes de ladite au moins une 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 ladite cellule (P1, P2, P3) dans le cœur (10) du guide de lumière (6) avec une couleur et un ton correspondant à ladite couleur et audit ton prédéterminés dans le spectre visible, ladite couleur étant distincte des couleurs correspondant aux première et deuxième longueurs d’onde prédéterminées.
  11. Procédé selon la revendication 10 lorsque le dispositif lumineux (1) est selon la revendication 2, 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 les première, deuxième et troisième valeurs de tension électrique prédéfinies aux bornes des 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) du guide de lumière (6) avec une couleur blanche dans le spectre visible, ladite couleur blanche présentant un ton qui est fonction des proportions relatives entre les dimensions des trois éléments électrochromes (E1, E2, E3,…E9) de la cellule (P1, P2, P3).
  12. Utilisation d’un dispositif lumineux (1) selon l’une des revendications 1 à 7 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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