D’une voiture, on évalue presque toujours la puissance, la tenue de route et la capacité de freinage, mais il existe un composant qui, la nuit, détermine plus que tout autre la marge de sécurité dont dispose le conducteur : le phare. Sa tâche est double et en partie contradictoire : éclairer la route le plus loin possible et, dans le même temps, ne pas éblouir ceux qui arrivent en sens inverse. De là la distinction réglementaire entre le faisceau de croisement, avec sa caractéristique coupure nette vers le haut, et le faisceau de route, libre d’éclairer toute la scène. L’évolution de la source lumineuse a poursuivi pendant des décennies un objectif précis : augmenter la quantité de lumière utile sans augmenter l’éblouissement. Les solutions adoptées sur les voitures de série peuvent être énumérées de la manière suivante :
- Lampe halogène
- Lampe à décharge de gaz, ou Xénon (HID)
- Diode électroluminescente, ou LED
- Matrix LED et phares adaptatifs
- Lumière laser
La lampe halogène
La lampe halogène est une lampe à incandescence évoluée : un filament de tungstène est porté à l’incandescence par le passage du courant à l’intérieur d’une ampoule de quartz, remplie toutefois d’un gaz halogène comme l’iode ou le brome. Le gaz enclenche ce que l’on appelle le cycle régénératif, grâce auquel les particules de tungstène évaporées du filament sont redéposées sur ce dernier au lieu de noircir l’ampoule. Il en résulte une durée de vie plus longue et une température de fonctionnement plus élevée que pour la lampe traditionnelle. Les références les plus répandues sont la H4, dotée de deux filaments afin d’obtenir les feux de croisement et de route à partir d’un seul corps d’éclairage, et la H7, à filament unique. Le flux lumineux tourne autour de 1 500 lumens, avec une température de couleur d’environ 3 200 K, d’où la teinte chaude typique tirant sur le jaune. L’atout est le coût, associé à la simplicité de remplacement ; la limite est le rendement, étant donné que la majeure partie de l’énergie absorbée est dissipée en chaleur au lieu d’être convertie en lumière.
Le phare au Xénon (HID)
Dans la lampe à décharge à haute intensité, le filament n’existe pas. La lumière est générée par un arc électrique qui jaillit entre deux électrodes plongées dans une ampoule contenant du xénon et des sels métalliques. Pour amorcer l’arc, un boîtier dédié est nécessaire, le ballast, qui génère une impulsion d’amorçage de l’ordre de plusieurs dizaines de milliers de volts et en stabilise ensuite l’alimentation. Le résultat est un flux d’environ 3 000 lumens, soit le double d’une halogène à puissance absorbée égale, avec une température de couleur comprise entre 4 000 et 6 000 K et la caractéristique lumière blanc-bleuté. La première application de série remonte à 1991, sur la BMW Série 7 E32 avec le système Litronic, initialement limité au seul faisceau de croisement. C’est précisément cette forte intensité qui rend obligatoires, pour l’homologation, le correcteur automatique d’assiette du projecteur et le dispositif de lavage, tous deux nécessaires pour limiter l’éblouissement. Le principal inconvénient reste le temps d’allumage : l’arc met quelques secondes à atteindre son régime, raison pour laquelle l’appel de phares était souvent confié à une source distincte.
Le phare à LED
La LED est une diode qui émet de la lumière par électroluminescence lorsqu’elle est traversée par le courant. Par rapport aux solutions précédentes, elle offre un allumage instantané, une consommation réduite et une durée de vie qui couvre normalement tout le cycle de vie du véhicule, supprimant le remplacement périodique. Le véritable tournant est toutefois d’ordre dimensionnel : un émetteur isolé ne mesure que quelques millimètres carrés, ce qui permet de composer des blocs optiques fins et de dessiner ce que l’on appelle la signature lumineuse, devenue un élément identitaire de chaque constructeur. La conception doit cependant affronter un problème inverse de celui de l’halogène : la chaleur produite à la jonction de la diode n’est pas rayonnée vers l’avant et doit être évacuée vers l’arrière au moyen de dissipateurs et, parfois, de ventilateurs. La première voiture de série avec des feux de croisement à LED fut la Lexus LS 600h de 2007, tandis que l’Audi R8 de 2008 fut la première à proposer des phares intégralement à LED, feux de route compris.
Matrix LED et phares adaptatifs
La division de la source en de nombreux petits émetteurs indépendants a rendu possible un saut logique : si chaque LED peut être allumée, éteinte ou atténuée individuellement, le faisceau de route n’est plus un bloc unique, mais une mosaïque modelable. C’est le principe du Matrix LED, introduit sur l’Audi A8 en 2013 avec un faisceau de route divisé en vingt-cinq segments. Une caméra placée derrière le pare-brise reconnaît les véhicules arrivant en sens inverse et ceux qui précèdent ; le calculateur éteint alors uniquement les segments qui les cadrent, découpant autour d’eux un couloir d’ombre et laissant le reste de la chaussée pleinement éclairé. Le conducteur peut donc rouler avec les feux de route enclenchés en permanence sans gêner les autres usagers. La même logique, sous des dénominations commerciales différentes, se retrouve dans le Multibeam LED de Mercedes-Benz et dans les systèmes adaptatifs de BMW, tandis que les évolutions numériques les plus récentes remplacent les dizaines de segments par des modules à très haute résolution, capables non seulement de masquer, mais de dessiner de véritables formes sur l’asphalte. Aux États-Unis, cette fonction, connue sous le nom d’Adaptive Driving Beam, n’a été autorisée qu’en 2022.
La lumière laser
La lumière laser représente la solution offrant la plus grande portée. Son fonctionnement est toutefois moins spectaculaire que son nom ne le laisse supposer, étant donné qu’aucun rayon n’est projeté sur la route : une ou plusieurs diodes laser de couleur bleue éclairent un élément au phosphore, qui convertit le rayonnement en une lumière blanche diffuse, ensuite renvoyée vers l’avant par un réflecteur. La densité lumineuse obtenue est très élevée pour un encombrement dix fois inférieur à celui d’une LED, avec une portée annoncée pouvant atteindre 600 mètres, soit environ le double d’un feu de route à LED. Pour des raisons de sécurité, le module laser intègre toujours le feu de route traditionnel et ne s’active qu’au-delà d’une certaine vitesse et en l’absence d’autres véhicules. Les premières applications remontent à 2014, avec la BMW i8 et l’Audi R8 LMX. Des coûts élevés et des contraintes d’homologation en ont toutefois progressivement réduit la diffusion.
L’état de l’art : quand le phare projette au sol
La dernière étape transforme le projecteur en un dispositif de communication. Sur l’Audi Q9, vaisseau amiral de la gamme SUV, les phares Digital Matrix LED à module micro-LED projettent sur l’asphalte une flèche stylisée synchronisée avec les clignotants, rendant l’intention de tourner visible même pour ceux qui n’ont pas le bloc optique dans leur champ de vision ; une lumière de projection dédiée dessine en outre au sol, au droit des portes, un losange blanc de bienvenue à l’ouverture. À l’arrière, les blocs OLED numériques de troisième génération comptent 512 segments répartis sur six panneaux, avec des signatures lumineuses sélectionnables par le conducteur et la possibilité d’afficher des symboles d’avertissement aux autres usagers de la route. Le phare cesse ainsi d’être seulement un instrument pour voir et devient un instrument pour se faire comprendre.