FR3037634A1 - Support polymerique pour dispositif lumineux de vehicule automobile - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un dispositif lumineux (100) de véhicule automobile comprenant au moins un module lumineux (10) et un support (20) dudit module lumineux, caractérisé en ce que le support comprend au moins un élément polymérique thermiquement conducteur.

Description

1 Support polymérique pour dispositif lumineux de véhicule automobile La présente invention se rapporte à un dispositif lumineux de véhicule automobile comprenant au moins un module lumineux et un support dudit 5 module lumineux, ledit support comprenant au moins un matériau polymère thermiquement conducteur. Elle s'applique typiquement, mais non exclusivement, aux domaines des dispositifs d'éclairage et/ou de signalisation lumineuse de véhicule automobile. 10 Du document FR-2 853 717 est connu un dispositif lumineux de véhicule automobile comprenant des unités d'éclairage supportées par un organe métallique commun de support, ledit organe étant formé d'un métal ou d'un alliage de métaux. Ceci étant, ce type de support métallique bien connu de l'art antérieur 15 présente de nombreux inconvénients, tels qu'un poids relativement élevé et une faible absorbance aux vibrations. En outre, ce support métallique présente une faible diversité de forme et une mise en oeuvre contraignante due à l'utilisation des métaux. Le but de la présente invention est de pallier les inconvénients des 20 techniques de l'art antérieur en proposant un dispositif lumineux de véhicule automobile comprenant au moins un module lumineux et un support dudit module lumineux, facile à mettre en oeuvre et pouvant être adapté à tous types de véhicule automobile, tout en ayant une bonne absorbance aux vibrations et un poids relativement faible. 25 La présente invention a pour objet un dispositif lumineux de véhicule automobile comprenant au moins un module lumineux et un support dudit module lumineux, caractérisé en ce que le support comprend au moins un élément polymérique thermiquement conducteur. Grâce à l'invention, la forme ou le design du support du module 30 lumineux peut être adapté à tous types de module lumineux de véhicule automobile. En outre, il permet d'optimiser l'absorption des vibrations en configuration opérationnelle, tout en étant plus léger que le support de l'art antérieur. 3037634 2 Le support et l'élément polymérique thermiquement conducteur Le support dudit module lumineux de l'invention peut être plus particulièrement une platine, terme employé classiquement par l'homme du métier dans le domaine des dispositifs lumineux de véhicule automobile.

Le support est destiné à recevoir un ou plusieurs modules lumineux. En configuration opérationnelle, un ou plusieurs modules lumineux peuvent être positionnés sur le support. Le support peut comprendre en outre un ou plusieurs logements destinés à recevoir le ou lesdits modules lumineux.

Selon un premier mode de réalisation, le support dudit module lumineux est un élément polymérique thermiquement conducteur. A ce titre, le support dudit module lumineux est un matériau polymère thermiquement conducteur. Il est ainsi bien différent de l'organe métallique commun de support formé d'un métal ou d'un alliage de métaux selon l'art 15 antérieur. De préférence, le support dudit module lumineux de l'invention ne comprend pas d'élément métallique, notamment il ne comprend pas d'élément en aluminium ou en alliage d'aluminium. Selon un deuxième mode de réalisation, le support peut comprendre 20 en outre un élément métallique, notamment réalisé en métal ou en alliage de métaux. Le métal ou l'alliage de métaux peut être de l'aluminium ou un alliage d'aluminium, du cuivre ou un alliage de cuivre, du magnésium ou un alliage de magnésium. Selon une première variante de ce deuxième mode de réalisation, le 25 support peut comprendre ledit élément métallique recouvert au moins en partie ou totalement par l'élément polymérique thermiquement conducteur. Selon une deuxième variante de ce deuxième mode de réalisation, le support peut comprendre au moins ledit élément métallique formant une première partie du support et au moins ledit élément polymérique 30 thermiquement conducteur formant une deuxième partie du support. Selon un troisième mode de réalisation, le premier mode de réalisation et le deuxième mode de réalisation peuvent être combinés, que ce soit avec la première et/ou la deuxième variante(s) du deuxième mode de réalisation. 3037634 3 Dans la présente invention, la conductivité thermique est une grandeur physique caractérisant le comportement d'un matériau lors du transfert thermique par conduction. Elle représente l'énergie transférée par unité de surface et de temps sous un gradient de température de un kelvin par mètre, 5 noté « W/(m.K) ». La conductivité thermique du support selon l'invention peut facilement être déterminée par la méthode dite « laser flash », selon la norme ASTM E1461 (conductivité thermique dite « In-Plane » exprimée en W/(m.K)). Dans la présente invention, on entend par l'expression 10 « thermiquement conducteur » ou « thermiquement conductrice » une conductivité thermique pouvant être d'au moins 1,0 W/(m.K). Ladite conductivité thermique peut être de préférence d'au plus 100 W/(m.K). Lorsque l'élément polymérique thermiquement conducteur est destiné à être utilisé dans un dispositif lumineux du type feu arrière de véhicule 15 automobile, la conductivité thermique peut être d'au moins 2,0 W/(m.K). Lorsque l'élément polymérique thermiquement conducteur est destiné à être utilisé dans un dispositif lumineux du type projecteur avant de véhicule automobile, la conductivité thermique peut être d'au moins 20,0 W/(m.K). Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, la conductivité 20 électrique de l'élément polymérique thermiquement conducteur peut être d'au moins 1.10-8 S/m (siemens par mètre) (25°C), et de préférence d'au plus 1.103 S/m (25°C). L'élément polymérique thermiquement conducteur peut être obtenu à partir d'une composition polymère comprenant au moins un polymère. 25 La composition polymère de l'invention peut comprendre un ou plusieurs polymère(s), le terme « polymère » pouvant s'entendre par tout type de polymère bien connu de l'homme du métier tel que homopolymère ou copolymère (e.g. copolymère séquence, copolymère statistique, terpolymère, etc...). 30 Le polymère peut être du type thermoplastique ou élastomère, et peut être réticulé ou non, la réticulation étant réalisée par des techniques bien connues de l'homme du métier, telles que par exemple la réticulation peroxyde, la réticulation silane, la réticulation ultra-violet. 3037634 4 Selon une première variante, l'élément polymérique thermiquement conducteur peut être un matériau non réticulé, notamment du type thermoplastique ou élastomère. Selon une deuxième variante, l'élément polymérique thermiquement 5 conducteur peut être un matériau réticulé, par des techniques bien connues de l'homme du métier. Les propriétés thermiques (i.e. conductivité thermique) de l'élément polymérique thermiquement conducteur peuvent être obtenues selon des modes de réalisation différents. 10 Selon un premier mode de réalisation, l'élément polymérique thermiquement conducteur peut être obtenu à partir d'une composition polymère comprenant au moins un polymère thermiquement conducteur, et optionnellement au moins une charge. Plus particulièrement, le polymère thermiquement conducteur est un 15 polymère capable de conduire la chaleur de par la nature intrinsèque dudit polymère. Selon une première variante, les polymères thermiquement conducteurs de l'invention peuvent être composés typiquement de macromolécules comprenant des liaisons n délocalisées au moins sur une 20 partie ou sur tout le long de leurs chaines macromoléculaires (i.e. chaines principales ou « backbone chains » en anglais). De préférence, les liaisons n délocalisées peuvent être du type 'Tc-a- t, alternant des liaisons covalentes simples et multiples. Par exemple, on peut citer le système des doubles liaisons conjuguées, comme par exemple 25 « -C=C-C=C- » Selon une deuxième variante, la conductivité thermique des polymères thermiquement conducteurs de l'invention peut résulter en ce que leurs chaînes macromoléculaires acquièrent des charges positives ou négatives à travers l'oxydation ou la réduction de donneurs ou d'accepteurs d'électrons, 30 pouvant être par exemple des éléments dopants. Selon une troisième variante, la conductivité électrique des polymères thermiquement conducteurs de l'invention peut résulter en ce que la charge citée ci-avant est transportée par dissolution des ions. 3037634 5 Selon une quatrième variante, les polymères thermiquement conducteurs de l'invention peuvent être une combinaison de la première variante et/ou de la deuxième variante et/ou de la troisième variante. A titre d'exemple dans ce premier mode de réalisation, le polymère 5 thermiquement conducteur peut être choisi parmi les polyanilines, de préférence sous la forme d'éméraldine ; les polythiophènes ; les polypyrroles ; les polyacéthylènes ; et un de leurs mélanges. Comme référence commerciale, on peut citer la référence Panipol de la société Panipol Ltd, qui comprend une polyaniline; la référence Baytron P de la société Clevios, qui comprend un 10 polythiophène et plus particulièrement un poly(3,4-éthylènedioxythiophène)- poly(styrène sulfonate) (PEDOT:PSS); ou la référence commerciale Conquest de la société Sigma-Aldrich, qui comprend un polypyrrole . La charge optionnelle peut être tout type de charge bien connue de l'homme du métier, du type minérale ou organique.

La charge optionnelle peut être thermiquement conductrice ou non. La charge thermiquement conductrice peut être choisie notamment parmi : - des charges carbonées, telles que par exemple du noir de carbone, du graphite, du graphène, un polymorphe du carbone (e.g. diamant) ; - des charges métalliques, telles que de l'aluminium, du magnésium, de l'argent, de l'or, du cuivre ; - des métaux composites, tels que AISiC (matrice aluminium comprenant des particules de carbure de silicium) ; - des nitrures métalliques ou de métalloïdes, tels que du nitrure de 25 bore, du nitrure d'aluminium; et - des oxydes métalliques ou de métalloïdes, tels que par exemple A1203, 902, ZnO, T102 ; - un de leurs mélanges. Le polymère thermiquement conducteur pourra être introduit dans la 30 composition polymère en une quantité suffisante pour rendre la composition thermiquement conductrice. Selon un deuxième mode de réalisation, l'élément polymérique thermiquement conducteur peut être obtenu à partir d'une composition 3037634 6 polymère comprenant au moins un polymère et au moins une charge thermiquement conductrice. Le polymère peut être tout type de polymère bien connu de l'homme du métier, du type organique tel que par exemple des polyoléfines, des 5 polycarbonates, des polyamides ; ou inorganique tel que par exemple des polyorganosiloxanes. Le polymère peut être un polymère thermiquement conducteur ou non. Plus particulièrement, le polymère peut être un polymère d'oléfine (i.e. polyoléfine), et de préférence un polymère d'éthylène et/ou de propylène. Un 10 polymère d'oléfine est classiquement un polymère obtenu à partir d'au moins un monomère d'oléfine. A titre d'exemple, le polymère peut être choisi parmi un homopolymère d'éthylène, des copolymères d'éthylènes, et un de leurs mélanges. La charge thermiquement conductrice peut être tout type de charge 15 bien connue de l'homme du métier, du type minérale ou organique. La charge thermiquement conductrice peut être choisie notamment parmi : - des charges carbonées, telles que par exemple du noir de carbone, du graphite, du graphène, un polymorphe du carbone (e.g. diamant) ; 20 - des charges métalliques, telles que de l'aluminium, du magnésium, de l'argent, de l'or, du cuivre, de l'acier, de la fonte, de l'étain ; - des métaux composites, tels que AISiC (matrice aluminium comprenant des particules de carbure de silicium) ; - des nitrures métalliques ou de métalloïdes, tels que du nitrure de 25 bore, du nitrure d'aluminium ; - des oxydes métalliques ou de métalloïdes, tels que par exemple A1203, SiO2, ZnO, TiO2 ; et - un de leurs mélanges. La charge thermiquement conductrice pourra être introduite dans la 30 composition polymère en une quantité suffisante pour rendre la composition thermiquement conductrice, cette quantité pouvant notamment varier selon le type et la morphologie de la charge thermiquement conductrice sélectionnée. A titre d'exemple dans ce deuxième mode de réalisation, on peut citer 3037634 7 comme composition polymère comprenant au moins un polymère et au moins une charge thermiquement conductrice, les produits thermiquement conducteurs de la société Cool Polymers ou Celanese, tels que par exemple les références commerciales : 5 - Coolpoly RS1679, à base de polyamide (PA 66), avec une conductivité thermique (In-Plane) selon la norme ASTM E1461 de 30 W/(m.K), - CoolPoly E3609, à base de polyamide (PA 6), avec une conductivité thermique (In-Plane) selon la norme ASTM E1461 de 20 W/(m.K). Selon un troisième mode de réalisation, l'élément polymérique 10 thermiquement conducteur peut être obtenu à partir d'une composition polymère comprenant au moins un polymère thermiquement conducteur et au moins une charge thermiquement conductrice, le polymère thermiquement conducteur et la charge thermiquement conductrice étant tels que définis dans le premier et le deuxième modes de réalisation. 15 Le polymère thermiquement conducteur et la charge thermiquement conductrice pourront être introduits dans la composition polymère en une quantité suffisante pour rendre la composition thermiquement conductrice. Dans un mode de réalisation particulier, la composition polymère de l'invention peut comprendre au moins 30 % en volume de polymère(s), et de 20 préférence au moins 50 % en volume de polymère(s), par rapport au volume total de la composition polymère. Elle peut également comprendre au plus 95 % en volume de polymère(s), et de préférence au plus 80% en volume de polymère(s), par rapport au volume total de la composition polymère.

La quantité en volume de polymère(s) dans la composition polymère représente la quantité totale de l'ensemble des polymères constitutifs de la composition polymère, que ces polymères soient thermiquement conducteurs ou non. Par ailleurs, la composition polymère de l'invention peut comprendre 30 au moins 5 % en volume de charge(s), et de préférence au moins 20% en volume de charge(s), par rapport au volume total de la composition polymère. Elle peut également comprendre au plus 70 % en volume de charge(s), et de préférence au plus 50% en volume de charge(s), par rapport 3037634 8 au volume total de la composition polymère. La quantité en volume de charge(s) dans la composition polymère, lorsque la composition polymère comprend au moins une charge, représente la quantité totale de l'ensemble des charges constitutives de la composition 5 polymère, que ces charges soient thermiquement conductrices ou non. De préférence, la composition polymère de l'invention comprend au moins 95% en volume de polymère(s), ou au moins 95% en volume de polymère(s) et de charge(s), par rapport au volume total de la composition polymère. 10 La composition polymère de l'invention peut typiquement comprendre en outre des additifs en une quantité de 0,01 à 10 % en volume (inclusivement) par rapport au volume total de la composition polymère. Les additifs sont bien connus de l'homme du métier et peuvent être par exemple choisis parmi : 15 - des agents de protection tels que des antioxydants ; - des agents de mise en oeuvre, tels que des plastifiants, des lubrifiants, des huiles ; - des agents de réticulation, tels que par exemple des peroxydes organiques ; et 20 - un de leurs mélanges. Le module lumineux Le module lumineux de l'invention est apte à émettre un faisceau lumineux, et peut être une unité d'éclairage comprenant au moins une source 25 lumineuse. La source lumineuse peut comprendre un ou plusieurs éléments(s) photoémissif(s) à semi-conducteur. Dans un mode de réalisation particulier, le module lumineux est apte à émettre un faisceau lumineux pour réaliser tout ou partie d'une fonction d'éclairage et/ou de signalisation lumineuse, pour véhicule automobile.

Dans un mode de réalisation particulier, le dispositif lumineux comprend en outre un dissipateur thermique, tel qu'un radiateur. Le dissipateur thermique est apte à refroidir ladite source lumineuse en configuration opérationnelle.

3037634 9 Typiquement, le dissipateur thermique peut être associé à au moins un module lumineux. Plus particulièrement, le module lumineux peut être positionné ou monté sur ledit dissipateur thermique. De ce fait, le module lumineux peut être positionné ou monté sur le support de l'invention par 5 l'intermédiaire dudit dissipateur thermique. Dans un mode de réalisation particulièrement avantageux, le dissipateur thermique peut être un élément polymérique thermiquement conducteur tel que décrit dans la présente invention. Le module lumineux peut en outre comprendre une carte circuit 10 imprimé, notamment du type PCB (« Printed Circuit Board »), et/ou une carte de circuit imprimé flexible, notamment du type FPCB (« Flexible Printed Circuit Board »), et/ou un dispositif d'interconnexion à géométrie variable, notamment du type MID (« Molded In Device »), ce type de configuration étant bien connue de l'homme du métier.

15 Le procédé de fabrication de l'élément polymérique thermiquement conducteur L'élément polymérique thermiquement conducteur de l'invention étant à base d'un matériau polymère, tout type de procédé bien connu de l'homme 20 du métier dans le domaine de la formulation et de la mise en forme des polymères peut être utilisé. A titre d'exemple de procédé de fabrication, on peut citer l'injection, le moulage, l'injection-moulage, le thermoformage ou l'extrusion. On préférera utiliser pour la fabrication de l'élément polymérique thermiquement 25 conducteur le moulage, l'injection-moulage ou le thermoformage, afin de pouvoir facilement réaliser des formes les plus adaptées non seulement pour positionner un ou plusieurs modules lumineux sur le support, mais également pour positionner le support au sein du dispositif lumineux de véhicule automobile.

30 Lorsque la composition polymère de l'invention comprend au moins une charge, ladite charge est de préférence incorporée dans le polymère à l'état malléable ou fondu afin d'obtenir un mélange final homogène entre le polymère et la charge.

3037634 10 Lorsque la composition polymère comprend un agent de réticulation, tel que par exemple un peroxyde organique, afin d'obtenir un support dit réticulé, l'agent de réticulation est mélangé tout d'abord à la composition polymère à une température suffisante pour rendre le polymère malléable ou 5 en fusion mais inférieure à la température de décomposition dudit peroxyde organique. Puis, une fois la composition mise en forme, elle peut être réticulée à une température suffisante pour déclencher la décomposition du peroxyde et ainsi permettre la réticulation de la composition polymère. Dans la présente invention, lorsque le dispositif lumineux comprend un 10 dissipateur thermique, tel qu'un radiateur, l'élément polymérique thermiquement conducteur et le dissipateur thermique peuvent être une seule et même pièce. Plus particulièrement, l'élément polymérique thermiquement conducteur et le dissipateur thermique peuvent être obtenus par une même 15 étape de mise en forme, notamment par moulage, injection-moulage ou thermoformage. De ce fait, le support ou platine de l'invention peut être directement intégré à la forme ou au design du ou des dissipateurs thermiques.

20 Le dispositif lumineux de véhicule automobile La présente invention s'applique de préférence aux domaines des dispositifs lumineux de véhicule automobile. Plus particulièrement, le dispositif lumineux de véhicule automobile peut être un dispositif d'éclairage et/ou de signalisation lumineuse.

25 A titre d'exemple, le dispositif d'éclairage peut être un projecteur avant de véhicule automobile ou un dispositif d'éclairage intérieur de véhicule automobile, et le dispositif de signalisation lumineuse peut être un feu arrière de véhicule automobile. De façon plus particulière, on peut également citer comme exemple de dispositif lumineux un feu de route, un feu de croisement, 30 un feu de signalisation diurne, une lanterne, un feu stop, un indicateur de direction, un feu antibrouillard, etc. Le dispositif lumineux de véhicule automobile peut comprendre au moins un module lumineux tel que défini précédemment.

3037634 11 Le dispositif lumineux selon l'invention peut comprendre en outre un boîtier pour dispositif lumineux, et notamment pour projecteur automobile. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention 5 apparaîtront à la lumière de la description d'exemples non limitatifs de dispositifs lumineux selon l'invention, faits en référence aux figures. La figure 1 représente une vue d'ensemble d'un support de module lumineux selon l'invention. La figure 2 représente une vue schématique d'un dispositif lumineux 10 de véhicule automobile comprenant le support de module lumineux de la figure 1, un module lumineux et un dissipateur thermique. Pour des raisons de clarté, seuls les éléments essentiels pour la compréhension de l'invention ont été représentés de manière schématique, et ceci sans respect de l'échelle.

15 La figure 1 représente une vue schématique d'un support 20 de module lumineux selon l'invention. En d'autres termes, la figure 1 représente un dispositif lumineux 100 selon l'invention, ne comprenant pas de module lumineux. Le support 20 de module lumineux est un support ou platine pour 20 projecteur automobile comprenant trois logements 21a, 21b et 21c dans lesquels des modules lumineux sont destinés à être positionnés respectivement. Ce support 20 est un élément polymérique thermiquement conducteur conforme à l'invention, 25 thermoformage. Le support 20 est en matériau polymère non réticulé et est réalisé par moulage, injection moulage OU thermiquement conducteur. Il peut être obtenu à partir d'une composition polymère commercialisée par la société Celanese sous la référence CoolPoly E3609. La conductivité thermique (In-Plane) de cette composition 30 polymère, ou de ce matériau polymère non réticulé, est de 20 W/(m.K) selon la norme ASTM E1461. La figure 2 représente une vue schématique d'un dispositif lumineux 100 de véhicule automobile comprenant le support 20 de module lumineux de 3037634 12 la figure 1, un module lumineux 10 et un dissipateur thermique 30 du type radiateur. Le module lumineux 10 ensemble avec son dissipateur thermique 30 sont positionnés dans le logement 21b du support 20.

5 Plus particulièrement, le module lumineux 10 est positionné sur le dissipateur thermique 30, ledit radiateur étant positionné dans le logement 21b. Le dissipateur thermique 30 peut être également réalisé en matériau polymérique thermiquement conducteur.

10 Ainsi, le support 20 et le dissipateur thermique 30 peuvent être obtenus par une même étape de mise en forme, telle que par exemple une même étape de moulage. Le dissipateur thermique devient alors indissociable du support 20, le support ensemble avec le dissipateur thermique formant une seule et même 15 pièce, notamment une seule et même pièce moulée. Dans la figure 2, seul un unique module lumineux 10 avec son dissipateur thermique 30 sont représentés. Bien entendu, au moins un autre module lumineux ensemble avec son dissipateur thermique pourraient être positionnés dans le logement 21a ou 21c du support 20. 20

Claims (14)

1. REVENDICATIONS1. Dispositif lumineux (100) de véhicule automobile comprenant au moins un module lumineux (10) et un support (20) dudit module lumineux, caractérisé en ce que le support comprend au moins un élément polymérique thermiquement conducteur.
2. 2. Dispositif lumineux selon la revendication 1, caractérisé en ce que le support est un élément polymérique (10) thermiquement conducteur.
3. 3. Dispositif lumineux selon la revendication 1, caractérisé en ce que le support comprend en outre un élément métallique.
4. 4. Dispositif lumineux selon la revendication 3, caractérisé en ce que le , support comprend ledit élément métallique recouvert au moins en partie par ledit élément polymérique thermiquement conducteur.
5. 5. Dispositif lumineux selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la conductivité thermique de l'élément polymérique thermiquement conducteur est d'au moins 2,0 W/(m.K).
6. 6, Dispositif lumineux selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la conductivité thermique de l'élément polymérique thermiquement conducteur est d'au moins 20,0 W/(m,K),
7. 7. Dispositif lumineux selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément polymérique thermiquement conducteur est obtenu à partir d'une composition polymère comprenant au moins un polymère thermiquement conducteur, et optionnellement au moins une charge.
8. 8, Dispositif lumineux selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'élément polymérique thermiquement conducteur est obtenu à partir d'une composition polymère comprenant au moins un polymère et au moins une charge thermiquement conductrice. 3037634 14
9. 9. Dispositif lumineux selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que la composition polymère comprend au moins 30 % en volume de polymére(s) par rapport au volume total de la composition polymère.
10. 10.Disposltif lumineux selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, 5 caractérisé en ce que la composition polymère comprend au moins 5 Wra en volume de oharge(s) par rapport au volume total de la composition polymère.
11. 11.Dispositlf 'Lamineux selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un dissipateur 10 thermique (30).
12. 12.Dispositlf lumineux selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le dissipateur thermique (30) est un élément polymérlque thermiquement conducteur,
13. 13.Dlspositlf selon la revendication 11 ou 12, caractérisé en ce que le 15 support (20) et le dissipateur thermique (30) sont une seule et même pièce.
14. 14.Dlspositlf selon la revendication 13, caractérisé en ce que le support (20) et le dissipateur thermique (30) sont obtenus par une même étape de mise en forme. 20