Brevet FR2601519A1 — publié le 19880115

La présente invention concerne un dispositif permettant d'assembler et d'alimenter simultanément en courant électrique un groupe de diodes réparties en nombre quelconque, suivant -une géométrie quelconque, modifiable à volonté. Ce dispositif consiste essentiellement en la superposition de deux couches de matériaux spongieux électriquement conducteurs, séparées et recouvertes par des couches de matériaux spongieux isolants, les couches de matériaux conducteurs étant connectées à une source de courant électrique, par l'intermédiaire d'un transformateur approprié. Toute diode enfichée par simple enfoncement de ses broches dans ce dispositif, la première broche s'arrêtant à la première des couches conductrices, tandis que l'autre atteint la seconde après avoir traversé la première au moyen d'une gaine isolante, se trouvera ainsi excitée et émettra sa lumière propre. L'intérêt essentiel de ce dispositif est de permettre l'enfichage d'un nombre illimité de diodes, aussi bien juxtaposées les unes par rapport aux autres, qu'écartées, de manière à constituer soit une surface, soit un motif linéaire, l'emplacement de ces diodes sur le dispositif étant bien entendu quelconque et non limité par la présence de culots ou points d'alimentation spécifiques. Le dispositif peut être réalisé en matériau relativement rigide, c'est-à-dire avoir une forme géométrique définitive, par exemple une sphère, une plaque, de dimension appropriées, ou, selon une variante particulièrement intéressante, être souple ou malléable, de manière à pouvoir être adaptée sur n'importe quel support, même de forme irrégulière, ce qui permet ainsi de placer sur ce support un group de diodes reproduisant la forme de ce support. Les applications de ce dispositif sont très nombreuses, notamment dans le domaine de la signalisation, si l'on considère qu'une diode, dont la consommation est extrêmement faible, émet en lumière monochromatique très directive, de sorte qu'elle peut être visible à une distance considérable. Ainsi par exemple, un groupe de diodes ne consommant que 2 watts de puissance au total aura le même effet visuel dans le domaine de la signalisation qu'une lampe de balise consommant 500 watts. L'invention va maintenant être décrite plus en détails, avec référence au dessin annexé sur lequel La figure 1 illustre le principe de base de l'invention, et La figure 2 illustre à titre non limitatif une application de ce principe. En se référant à la figure 1, on y a représenté schématiquement à très grande échelle l'ensemble des éléments de base de l'invention, à savoir deux couches de matériau spongieux électriquement conducteurs 2 et 4 séparées par une couche de matériau spongieux isolant 3, et recouvertes par deux couches de matériau isolant 1 et 5, dont au moins la couche supérieure 1 est de préférence spongieuse. Les couches conductrices 2 et 4 sont connectées par des conducteurs 6 et 7 à un transformateur lui-même connecté à une source d'alimentation en courant électrique 9, de sorte que les couches 2 et 4 peuvent être considérées chacune comme un niveau équipotentiel. Bien entendu les épaisseurs des couches 1 à 5 ne sont que de quelques millimètres, de sorte que cet ensemble constitue une nappe composite, comme il sera discuté plus loin. Dans cette nappe composite est enfichée au moins une diode électro-luminescente (LED) 13, par ses broches 10 et 11. La broche 10 atteint seulement la couche conductrice 2 en traversant la couche 1, qui assure à la fois l'isolement et le maintien mécanique. La broche 11 atteint la couche 4, en traversant les couches précédentes 1-2-3, l'isolement par rapport à la couche conductrice 2 étant assuré par une gaine isolante 12. Ladite diode est donc alimentée par les deux équipotentiels 2 et 4, quelque soit l'emplacement où elle est enfichée dans la nappe 1-5. Les matériaux utiliables pour constituer les différentes couches sont très variés, pour autant qu'ils sont 11spongieux11. Par le terme "spongieux", on entend la propriété que doit posséder le matériau de pouvoir être perforé ou travers aisément pratiquement en tout point ; de préférence, mais non nécessairement une perforation se referme quand l'élément perforateur est- extrait, ce qui permet la réutilisation du matériau, c'est-à-dire la mise en place à plusieurs reprises de diodes après leur extraction. Le matériau isolant des couches 1,3 et 5 peut consister en toute mousse de résine synthétique, telle que le néoprène, le polystyrène, le polyuréthane ou analogue, ou encore en caoutchouc poreux, naturel ou synthétique. Ce matériau pourra, selon les applications envisagées, être rigide ou plus ou moins souple ou malléable. La couche 5 peut d'ailleurs être plus mince et former une simple pellicule non spongieuse. Le matériau conducteur des couches 2 et 4 peut consister en un métal sous forme fibreuse ou particulaire, par exemple de la mousse d'aluminium, de la laine de fer, ou en une matière plastique rendue conductrice par association avec une poudre conductrice, par exemple de carbone ou de métal, ou par agglomération avec une laine métallique, ou encore en carbone poreux. La gaine isolante 12 peut être réalisée au moyen de tout vernis appliqué à la broche 11 par exemple en résine epoxy, ou consister en un tube en matériau isolant enfilé sur cette broche. Ainsi qu'il a été exposé brièvement au début, l'intérêt de l'invention est double 1. Posstbilité d'enfichage d'une ou plusieurs diodes en n'importe quel point de la nappe 1-5. 2. Possibilité de donner à ladite nappe n'importe quelle forme, définitive ou modifiable à volonté. En ce qui concerne le point 1, il faut noter que cette possibilité conduit à créer au moyen d'une nappe support unique des motifs lumineux d'aspects illimités, par juxtaposition de diodes selon des motifs linéaires (lignes croisées, circulaires, en forme de lettres, de chiffres ou de tout signe) ou superficiels (surfaces géométriques planes ou à 3 dimensions). En ce qui concerne le second point, il faut noter que si l'intérêt de nappes présentant des formes fixes déterminées est déjà considérable, comme il vient d'être dit, une variante très importante est celle dans laquelle la nappe est déformable, et peut s'adapter à un support de n'importe quelle forme, les diodes étant alors réparties sur la forme de ce support. I1 faut rapprocher cette application du fait que la même nappe peut être réutilisée plusieurs fois avec déplacement ou remplacement des diodes, ce qui fait du dispositif selon l'invention un produit entièrement nouveau, pouvant être adopté comme accessoire pratiquement universel de balisage et de signalisation ; son efficacité sur le plan optique est remarquable puisque, la LED émettant en lumière monochromatique directive, elle est beaucoup plus visible que les ampoules utilisées dans les appareils de signalisation et de balisage. Au surplus sa consommation d'énergie électrique est insignifiante ce qui, outre l'économie représentée par sa substitution auxdites ampoules, permet d'en prévoir l'utilisation à la place de certains éléments agissant actuellement uniquement par réflexion, tels que les panneaux et bornes de signalisation. Pour illuster une forme de réalisation d'une unité d'éclairage faisant appel à l'invention, on a représenté sur la figure 2 une "ampoule à diodes", constituée d'un dispositif selon l'invention agencé suivant une configuration sphérique. Sur ce dessin on retrouve les couches équipotentielles 2 et 4 alimentées, via les conducteurs 6 et 7, par un transformateur 8. Ces couches sont d'allure générale sphérique et concentriques aux couches isolantes 1 et 3. Il en résulte que la couche 5 de la figure 1 n'est plus nécessaire. L'ensemble est réuni à un culot 16 portant les conducteurs d'alimentation 14 et 15, de sorte que l'ensemble peut être utilisé comme une ampoule vissée ordinaire. Sur la périphérie de la couche 1 sont enfichées des diodes 13a, 13b, etc..., juxtaposées, et alimentées par les couches équipotentielles. L'ensemble peut être utilisé, par exemple, comme unité de balisage dans le domaine aérien ou maritime avec un excellent rendement optique pour une consommation de courant insignifiante. Ainsi par exemple, il est prévu, selon l'invention, d'alimenter par des batteries photovoltalques des groupes de diodes lumineuses implantées dans des systèmes selon l'invention, pour constituer un balisage pour terrain d'hélicoptère, notamment en montagne, où on ne dispose pas d'arrivée de courant. Une telle installation de balisage, parfaitement efficace, est totalement autonome, les batteries se rechargeant d'elles-mêmes pendant le jour, pour alimenter les balises pendant la nuit. Sur le plan de la fabrication, un avantage du système selon l'invention est lié à la possibilité d'enficher les diodes dans la nappe support en n'importe quel emplacement, et à plusieurs reprises. Cette possibilité permet d'éliminer l'exigence de précision des circuits imprimés, et donc d'admettre une tolérance plus large d'implantation, ce qui, à la fois assure une plus grande rapidité d'opération et une ouverture vers une mise en oeuvre par implantation robotisée par un microordinateur, rattrapant les irrégularités liées au galbage de la nappe. Au surplus, compte-tenu de la faible tension d'alimentation, cet enfichage peut être réalisé sans danger même quand la nappe est sous tension , cela permet un rythme très élevé de fabrication, le test de fonctionnement étant instantané ; de même le système est sans danger pour les enfants. Sur le plan enfin de l'alimentation le transformateur 8 est un mini-transformateur ramenant la tension de 220 V à 0,5-3 V selon le type de diode ; à cet égard il convient de noter en premier lieu que la tension usuelle étant de l'ordre de 1,2 - 2 Volts, il est possible d'alimenter un système selon l'invention à partir d'une batterie d'automobile de 12 Volts, de sorte que ce système peut constituer par exemple un témoin de présence ou un feu de détresse de très grande efficacité avec une autonomie dix fois supérieure à celle d'une batterie usuelle. Par ailleurs, cette alimentation se faisant en courant continu, si la source est alternative, avec un redresseur connecté de manière appropriée, on peut, à partir de cette source, alimenter deux séries de diodes, soit de couleurs différentes, soit émettant en alternance pour créer un clignotement, tous effets relevant de la signalisation, et/ou de l'animation publicitaire. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour assembler et alimenter simultanément en courant électrique un groupe de diodes électroluminescentes réparties en nombre quelconque, et suivant une géométrie quelconque, modifiable à volonté, caractérisé en ce qu'il consite en une nappe obtenue par la superposition de deux couches de matériaux spongieux électriquement conducteurs, séparées et recouvertes par des couches de matériaux spongieux isolants, les couches de matériaux conducteurs étant connectées à une source de courant électrique, par l'intermédiaire d'un transformateur, lesdites diodes étant alimentées par les couches de matériau conducteur par simple enfichage de leurs broches dans ladite nappe, la première broche s'arrêtant à la première des couches conductrices, tandis que l'autre atteint la seconde après avoir traversé la première au moyen d'une gaine isolante. 2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le matériau constituant les couches isolantes consiste en toute mousse de résine synthétique, telle que le néoprène, le polystyrène, le polyuréthane ou analogue, ou encore en caoutchouc poreux, naturel ou synthétique. 3. Dispositif selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le matériau constituant les couches conductrices consiste en un métal sous forme fibreuse ou particulaire, par exemple de la mousse d'aluminium, de la laine de fer, ou en une matière plastique rendue conductrice par association avec une poudre conductrice, par exemple de carbone ou de métal, ou par agglomération avec une laine métallique, ou encore en carbone poreux. 4. Dispositif selon les revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite nappe est rigide. 5. Dispositif selon les revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite nappe est souple ou malléable. 6. Applications du dispositif selon les revendications 1 à 5, à la réalisation d'installations de balisage et de signalisation optique. 7. Application selon la revendication 6 au balisage autonome permanent de terrains d'hélicoptères de montagne, l'alimentation des diodes émettrices du balisage de nuit résultant de la charge pendant le jour, de batteries photovoltarques. 8. Application selon la revendication 6, à la signalisation et à l'animation optiques, l'alimentation du système résultant de l'utilisation, sur une source alternative, d'un redresseur connecté à deux séries de diodes émettant simultanément et/ou alternativement, dans la même couleur ou dans deux couleurs différentes.