Brevet FR2697617A1 — publié le 19940506

La présente invention concerne un spot lumineux de signalisation à matrice de diodes électro-luminescentes (désignées ci-après par LED), et destiné en particulier à etre installé sur le pont d'une unité navale. De façon plus détaillée, 1 invention concerne un spot du type mentionné, comportant une enveloppe étanche à l'eau dans laquelle est montée au moins une matrice de diodes électro-luminescentes (LED), un couvercle transparent et un système optique destiné au formage du faisceau lumineux émis. Comme il est bien connu, suivant l'art antérieur, les sources lumineuses étaient constituées par une ou plusieurs lampes à filament logées en même temps que le support de lampe dans une enveloppe munie d'un écran transparent. L'encombrement de l'enveloppe et la mauvaise dissipation de la chaleur émise, indépendamment de la consommation d'énergie électrique élevée de la lampe à filament, ont imposé la nécessité d'étudier une solution plus convenable. Une première solution proposée par le présent demandeur, et décrite dans le brevet italien n" 1 147 855 et dans les titres correspondants de droit exclusif étrangers, comporte un spot lumineux de signalisation convenant en particulier à signaliser le contour du pont d'une Unité Navale et/ou des zones opérationnelles importantes sur le pont lui-même. Cette solution comporte un ou plusieurs éléments électro-luminescents protégés par un écran supérieur transparent et insérés dans un support spécial. Le spot mentionné s'est avéré d'une performance supérieure par rapport aux systèmes déjà connus puisqu'il présente un encombrement fortement réduit et des caractéristiques de fiabilité beaucoup plus élevées, même dans des conditions d'emploi plus contraignantes. Plus récemment, le demandeur a apporté une amélioration ultérieure au spot mentionné ci-dessus, objet de la demande de brevet italien pour modèle d'utilité n" 35815-R/90. Ladite demande décrit un spot lumineux de signalisation qui permet d'obtenir une intensité lumineuse globale plus élevée et une meilleure flexibilité dans la directivité de l'émission du faisceau optique, avec un accroissement notable de fiabilité et de durée de la source lumineuse, par l'emploi comme source lumineuse de LED assemblées suivant une disposition ou matrice de développement uni ou bidimensionnel. L'objet principal de la présente invention est un perfectionnement ultérieur apporté aux spots de signalisation du type mentionné ci-dessus, qui permet de synthétiser des caractéristiques particulières de directivité de l'émission lumineuse qu'on ne peut obtenir au moyen des dispositifs suivant l'art antérieur décrit. Grâce à la solution proposée suivant la présente invention, il est possible de satisfaire l'une quelconque des exigences de fonctionnement importantes relatives aux systèmes d'appontage des aéronefs sur des unités navales. Ces avantages ainsi que d'autres résultats, sont obtenus suivant la présente invention, par l'emploi dans un spot lumineux, d'un système électro-optique constitué par une matrice bidimensionnelle de LED et par un dispositif optique de formage des faisceaux lumineux émis par les LED elles-mêmes. La présente invention comporte un spot lumineux destiné en particulier à être installé sur le pont d'une unité navale, et comprenant une enveloppe étanche à l'eau, au moins une plaque à circuits imprimés qui supporte une matrice de LED, un couvercle transparent et un système optique de formage du faisceau. Ladite enveloppe comporte de préférence un couvercle transparent qui remplit la double fonction consistant à isoler les sources lumineuses du milieu ambiant extérieur et à supporter ou à intégrer le système optique. En outre, suivant l'invention, ledit système optique qui remplit la fonction essentielle qui consiste à former et à corriger les faisceaux lumineux émis par la sous-matrice de LED, peut être constitué par une combinaison appropriée de prismes et de lentilles dont les caractéristiques sont telles qu'elles permettent de réaliser les performances optiques complexes du spot de signalisation. En outre, suivant l'invention, le spot peut comprendre des dispositifs électroniques de type connu, destinés à la réception et à la décodification de signaux d'allumage, d'extinction et de synchronisation du clignotement transmis à partir d'un tableau de commande approprié sur la ligne d'alimentation des spots au moyen d'une technique connue par ondes porteuses. Toujours suivant l'invention, la matrice de LED peut être agencée en sous-matrice comportant des LED de même couleur ou de couleurs différentes, à lumière fixe ou intermittente, qui réalisent en fonction de leurs dispositions, ainsi quTen fonction du système optique, une distribution de l'énergie lumineuse suivant plusieurs faisceaux secondaires partiellement superposés, chacun d'eux caractérisant les mêmes paramètres optiques ou des paramètres optiques différents concernant la directivité, la luminosité, la couleur l'émission continue ou intermittente. Lesdites LED peuvent être alimentées en courant continu, en courant alternatif ou en courant pulsé ou plus généralement en courant à forme d'onde défini en fonction des exigences spécifiques de la signalisation. Dans le cas des subdivisions de LED en sousmatrices, chacune d'elles peut être alimentée et contrôlée séparément au moyen d'éléments de circuits de type connu, disposés sur la même plaque à circuits imprimés sur laquelle sont montées les LED. La plaque est de préférence collée ou fixée à l'intérieur de l'enveloppe du spot étanche à l'humidité, qui peut contenir deux éléments lumineux de même type ou de types différents : des éléments électro-lumineux plans ou des LED. La présente invention sera décrite dans sa forme préférée de réalisation en se référant en particulier aux figures des dessins annexés dans lesquels la figure 1 est une vue frontale d'un spot lumineux suivant 1 invention; la figure 2 est une vue en coupe suivant la ligne Il-Il de la figure 1 la figure 3 est une vue latérale d'une matrice de LED à axes optiques verticaux et parallèles selon l'invention ; la figure 4 est une vue du dessus de la matrice de la figure 3 la figure 5 est une vue latérale d'une matrice de LED à axes optiques inclinés et parallèles, suivant l'invention ; les figures 6a et 6b sont respectivement une vue de dessus et une vue latérale d'un système optique constitué par trois prismes et une lentille divergente suivant l'invention ; et la figure 7 est une vue en coupe longitudinale d'un couvercle transparent qui comporte une série de prismes optiques dans une variante de réalisation de la présente invention. Les figures 1 et 2 représentent un spot suivant l'invention comportant un corps 1 à l'intérieur duquel sont logés deux éléments à matrices de LED 2 représentés schématiquement. Un couvercle transparent fixé au corps 1 au moyen d'un cadre 4 et de vis 5 est disposé au-dessus des éléments 2, une garniture 6 étant interposée entre le corps et le couvercle. Des boutons captifs 7 destinés à la fixation du spot suivant l'invention sur le pont d'une unité navale sont prévus à la partie inférieure du corps 1. I1 est en outre prévu une bolte de dérivation 8 destinée à la liaison des câbles d'alimentation et qui comporte des bornes 9 et deux passages étanches lOA. Le corps 1 est en outre muni d'une borne lOB de raccordement à la masse. Le spot peut être disposé sur le pont ou sur une surface prévue à cet effet suivant un procédé bien connu. Les matrices représentées sur les figures 3 et 4 comportent une multiplicité de LED 11 éventuellement agencées en sous-matrices, fixées à une plaque à circuit imprimé 12 qui remplit les fonctions qui consistent à supporter mécaniquement et à réaliser les connexions électriques des LED avec les autres dispositifs électroniques éventuels de commande mentionnés ci-dessus. La solution représentée sur les figures 3 et 4 permet d'obtenir un faisceau lumineux d'un angle en élévation beaucoup plus bas par rapport à l'horizon, caractérisé par une directivité meilleure suivant le plan vertical et par une plus grande ouverture suivant le plan horizontal. De telles caractéristiques de directivité peuvent être obtenues en utilisant l'élément à matrices de LED représenté sur les figures 3 et 4 en association avec le dispositif optique représenté schématiquement sur la figure 6. Ledit dispositif optique, indiqué dans son ensemble par la référence numérique 13, et réalisé avec le même matériau que celui du couvercle transparent 3, doit être collé ou fixé suivant tout autre moyen sur la surface extérieure du couvercle de manière à faire superposer suivant des plans respectifs le prisme 14 avec la matrice de LED 11 des figures 3 et 4. Sur les figures 6a et 6b, ladite matrice de LED est indiquée schématiquement par la ligne en trait épais 11 alors que la ligne 15 représente l'image optique de la matrice de LED 11 réfractée par le plan 16 du prisme 14. Les fonctions du prisme 14 consistent à dévier les rayons lumineux émis par les LED à haute directivité de la matrice 11 d'un angle légèrement supérieur à 90 degrés de manière à obtenir une émission lumineuse beaucoup plus rasante par rapport à l'horizon. L'ouverture angulaire du faisceau suivant le plan horizontal est obtenue en revanche au moyen de deux prismes 17 et d'une lentille divergente 18 qui dévient les rayons émis par les LED de manière à les distribuer suivant un angle beaucoup plus ouvert. La figure 6 représente le trajet de trois rayons A, B, C qui émergent parallèlement à l'image 15 de la matrice de LED suivant des angles de déviation différents des prismes 17 et de la lentille 18. Suivant l'invention, ladite matrice de LED peut être subdivisée en trois sous-matrices : une sous-matrice centrale constituée par les LED sous-tendues par la lentille divergente 18 et deux sous-matrices périphériques constituées par les LED sous-tendues par les prismes 17. Un tel agencement génère trois faisceaux secondaires qui peuvent prendre des caractéristiques optiques diverses comme par exemple des caractéristiques de couleur ou de modalité d'émission, continue ou intermittente. Les figures 5 et 7 représentent un deuxième mode de réalisation du spot suivant la présente invention qui permet de réaliser un faisceau lumineux d'un angle en élévation plus bas par rapport à l'horizon et qui est compatible avec une structure de spot encastrée et affleurant le sol du pont. Un tel résultat est obtenu en utilisant l'élément à matrice de LED représenté sur la figure 5 et indiqué dans son ensemble par la référence numérique 19, en association avec le couvercle transparent 20 (voir la figure 7) qui intègre une série de prismes optiques 21. La figure 7 représente en détails un des prismes 21 de la série et une des matrices LED 19 de la figure 5. En dimensionnant de façon appropriée les prismes 21 et en positionnant les LED de manière à ce que leur axe optique soit normal à la surface de chacun des prismes 21, il est possible d'obtenir une émission lumineuse beaucoup plus rasante sans créer un effet d'écran réciproque entre les LED, tout en maintenant néanmoins celles-ci très rapprochées l'une de l'autre. Dans un tel mode de réalisation, le nombre des LED de la matrice peut être augmenté sans augmenter les dimensions du spot, d'où une augmentation de l'énergie lumineuse émise. La présente invention a été décrite suivant des modes préférés de réalisation, mais il va de soi que des variations et/ou modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art tout en demeurant dans le domaine de protection défini par les revendications annexées. C'est ainsi, par exemple, que le système optique peut être réalisé en un matériau dont l'indice de réfraction est le même ou est différent de celui du couvercle transparent. REVENDICATIONS 1. Spot lumineux destiné en particulier à être installé sur le pont d'une unité navale, caractérisé en ce qu'il comporte une enveloppe étanche, au moins une plaque à circuits imprimés (12) portant une matrice de LED (11), un couvercle transparent (3) et un système optique (13) de formage du faisceau. 2. Spot lumineux selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un système optique (13) constitué par une combinaison de prismes (14/17) et de lentilles (18) assemblés en un bloc unique, collé ou fixé par tout autre moyen au couvercle transparent (3) du spot lumineux. 3. Spot lumineux selon une des revendications précédentes, dans lequel le système optique (13) est réalisé au moyen d'un matériau dont l'indice de réfraction est le meme ou est différent de celui du couvercle transparent (3). 4. Spot lumineux selon une des revendications précédentes, dans lequel le système optique est constitué par trois prismes (14, 17) et une lentille divergente (18) de manière à obtenir trois faisceaux secondaires (ABC) partiellement superposés. 5. Spot lumineux selon une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte un couvercle transparent (3) qui intègre une série de prismes dirigés vers l'intérieur du spot lumineux lui-meme. 6. Spot lumineux selon une des revendications précédentes, dans lequel lesdites LED sont agencées en sous-matrices. 7. Spot lumineux selon la revendication 6, dans lequel lesdites sous-matrices sont constituées par des LED de meme couleur. 8. Spot lumineux selon la revendication 6, dans lesdites sous-matrices sont constituées par des LED de couleurs différentes. 9. Spot lumineux selon une des revendications 6 à 8, dans lequel les sous-matrices sont constituées par des LED qui émettent une lumière continue. 10. Spot lumineux selon une des revendications 6 à 8, dans lequel lesdites sous-matrices sont constituées par des LED qui émettent une lumière intermittente. 11. Spot lumineux selon une des revendications précédentes, dans lequel lesdites sous-matrices sont alimentées et commandées séparément au moyen d'éléments de circuit disposés sur la même plaque que le circuit imprimé portant les LED. 12. Spot lumineux selon la revendication 11, dans lequel les sous-matrices sont alimentées en courant continu, en courant alternatif, en courant pulsé, ou en courant à forme d'onde définie en fonction des exigences spécifiques de la signalisation. 13. Spot lumineux selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des dispositifs électroniques placés sur la même plaque de circuit imprimé que celle des LED et qui agit sur la réception et la décodification des signaux d'allumage et d'extinction des LED de la matrice ou des sous-matrices connectées sur le câble d'alimentation du spot lumineux. 14. Spot lumineux selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des dispositifs électroniques disposés sur la même plaque que les circuits imprimés portant les LED et qui agissent sur la synchronisation des formes d'onde du courant d'alimentation des LED de la matrice ou des sous-matrices.