Brevet FR2776811A1 — publié le 19991001

Dispositif lumineux éclairé par la tranche La présente invention a pour objet un dispositif lumineux éclairé par la tranche. Le secteur technique de l'invention est le domaine de la fabrication de dispositifs d'affichage lumineux. Il est connu de construire des dispositifs d'affichage lumineux tels que des enseignes comportant des signes et/ou des éléments graphiques tels que des images, qui comportent un support ou substrat mince tel qu'une feuille ou un panneau, par exemple plan, d'un matériau plastique translucide ou transparent, qui est éclairé, par la tranche du support, par une source lumineuse telle qu'un tube fluorescent; une des faces principales du support peut comporter des zones, dont la forme correspond à des signes (chiffres ou lettres notamment), qui sont15 dépolies par sablage ou gravées pour apparaître en surbrillance par rapport au reste de la face principale du support. Le problème rencontré dans ce type de dispositif est celui de l'hétérogénéité de l'éclairage: les zones éloignées de la source de lumière sont assombries; il est en outre fréquent de constater la présence d'ombres portées des zones dépolies dans d'autres zones du support. Le brevet N0 EP 549 679 décrit une enseigne comprenant une feuille de transmission de la lumière qui est éclairée du bord et ayant deux faces opposées sur chacune desquelles des points sont appliqués; selon ce document, en vue d'obtenir un éclairage régulier de l'enseigne, les points sont gravés, peints ou sérigraphies, et forment une matrice recouvrant de façon substantielle les deux surfaces principales de la feuille; il a cependant été constaté que cette technique n'apporte pas entière satisfaction. La présente invention a pour objectif de proposer un dispositif lumineux à éclairage par la tranche, qui soit amélioré, ainsi qu'un procédé de fabrication d'un tel dispositif. La solution au problème posé consiste à prévoir, sur au moins une des deux faces principales opposées du support de transmission de la lumière (tel qu'une feuille ou une plaque en matière plastique translucide ou transparente), un réseau de motifs diffusants linéaires, c'est-à-dire de forme allongée selon une ligne droite ou courbe, dont l'espacement varie régulièrement. Le caractère diffusant des motifs résulte de la déformation locale de la face externe du support, en relief ou de préférence en creux; du fait que cette déformation s'étend de manière homogène et identique tout le long du motif linéaire, on provoque une diffusion et/ou une extraction de la lumière circulant dans le support, qui est homogène tout au long du motif linéaire; du fait que les motifs linéaires sont espacés selon une distance régulièrement variable (c'est-à-dire régulièrement croissante ou décroissante) le long d'un axe passant par la source lumineuse et/ou perpendiculaire à la tranche du support, on obtient une diffusion homogène dans toute la zone du support contenant les motifs diffusants linéaires. Selon un mode préféré de réalisation, les motifs diffusants linéaires sont constitués de segments, le cas échéant curvilignes mais de préférence rectilignes, qui sont gravés et/ou formés en creux, c'est-à- dire constituent des rainures; la largeur des différents motifs linéaires ou rainures est de préférence identique, et l'espacement entre les motifs linéaires varie selon une progression géométrique dont la raison est de l'ordre de 0,99 à 1,01, de préférence de l'ordre de 0,999 à 1,001, par exemple de l'ordre de 0,9999 à 1,0001. L'espacement des motifs augmente lorsqu'on se rapproche de la tranche par laquelle la lumière est injectée dans le support; l'invention permet d'obtenir une brillance sensiblement constante sur toute la zone du substrat qui est munie des motifs diffusants linéaires; cette zone peut constituer et/ou s'étendre sur une partie substantielle de la face principale, par exemple sur la totalité d'au moins une des faces principales opposées, afin que la luminosité soit homogène sur toute la face; dans ce cas, en vue de la réalisation d'une enseigne, les signes à afficher sont inscrits, soit sur la face du support comportant les motifs diffusants linéaires, soit sur un support distinct tel qu'une feuille de papier, qui est plaqué contre la face du support lumineux muni des motifs diffusants linéaires; alternativement, les motifs linéaires sont5 régulièrement disposés dans une zone dont le contour (externe et/ou interne) correspond à la forme d'un signe ou dessin à afficher; dans ce cas, les extrémités des segments des motifs diffusants linéaires sont situés sur ce contour formant l'enveloppe du signe. Dans le cas o le support est éclairé par une seule tranche, l'espacement des motifs varie de façon monotone, de façon décroissante lorsqu'on s'éloigne de cette tranche; dans le cas o le support est éclairé par deux tranches opposées du support, l'espacement des motifs diffusants varie de façon non monotone: de façon décroissante depuis une première tranche jusqu'à une zone centrale du support, puis de façon croissante de ladite zone centrale jusqu'à une deuxième tranche d'éclairement, qui est opposée à ladite première tranche. Selon d'autres caractéristiques préférées de l'invention - la largeur de chaque rainure ou motif diffusant linéaire est de l'ordre de 1 à 100 microns, de préférence de l'ordre de 10 à 80 microns, par exemple voisine de 20 à 50 microns; - la distance minimale entre les deux rainures les plus rapprochées l'une de l'autre (qui sont donc les plus éloignées de la tranche par laquelle est introduite la lumière) est de l'ordre de 2 à 200 microns, en particulier de l'ordre de 20 à 160 microns, par exemple voisine de 40 à 100 microns - la distance maximale entre les deux rainures les plus éloignées l'une de l'autre (qui sont donc les plus proches de la tranche et/ou de la source de lumière) est inférieure ou égale à 10 millimètres, en particulier inférieure ou égale à 5 millimètres; - le nombre de motifs diffusants linéaires est compris entre 100 et 000, de préférence compris entre 300 et 3000, par exemple voisin de 600 à 1500; - les motifs diffusants linéaires peuvent être constitués par des rainures interrompues formant des segments rectilignes parallèles de longueur variable, qui sont groupées de manière à ce que l'enveloppe de leurs extrémités forme un dessin ou signe qui apparaît en surbrillance; alternativement, les rainures sont ininterrompues et les signes sont disposés sur un masque apposé contre le substrat ou support. Le dispositif d'affichage lumineux comporte de préférence une pluralité de tronçons de fibres optiques plastiques constituant un faisceau acheminant la lumière, de la source de lumière jusqu'au10 support; ceci permet de disposer la source lumineuse à distance du support; ceci permet d'obtenir facilement un dispositif robuste, insensible à l'eau notamment pour un usage à l'extérieur d'un bâtiment, et ne présentant aucun risque de choc électrique avec le public; ceci facilite également l'introduction par la tranche du support, de faisceaux lumineux de différentes longueur d'onde et donc de différentes couleurs. - le dispositif comporte un organe distributeur ou déviateur de lumière, qui s'étend le long d'une tranche ou bord du support et qui comporte des moyens réfléchissants, afin de produire un flux lumineux homogène tout le long de la tranche, qui est sensiblement dirigé perpendiculairement à celle-ci, à partir d'un flux lumineux incident dirigé sensiblement parallèlement à la tranche; ce distributeur peut être intégré au support; à cet effet, le support peut être muni de rainures réfléchissantes prévues sur ladite tranche, dont les axes longitudinaux sont sensiblement perpendiculaires au plan du support, dont l'espacement peut varier, par exemple régulièrement le long de la tranche, et dont la profondeur est constante ou régulièrement variable; chaque rainure comporte une face perpendiculaire au plan du support diffusant et orientée d'un angle voisin de 45 degrés par rapport à la tranche d'injection de lumière dans le support, qui joue le rôle d'un miroir; cette face peut être plane ou légèrement concave pour favoriser la dispersion de la lumière; Alternativement, le dispositif peut comporter une pluralité de diodes luminescentes disposées en regard et/ou le long de la tranche; l'utilisation de LED est intéressante car elles sont alimentées sous une tension faible, ce qui diminue les risques d'accident par contact; ces diodes sont en outre robustes, fiables et peu coûteuses; elles sont logées en partie au moins dans le support, ou bien disposées sensiblement au contact d'un de ses bords, comme illustré figure 3; le dispositif peut comporter en outre un écran plan mince homogène diffusant. Selon un autre aspect, l'invention consiste à fabriquer un dispositif lumineux à éclairage par la tranche, par usinage de motifs diffusants linéaires d'espacement régulièrement variable, à l'aide d'un faisceau laser. A cet effet, le support à usiner peut être monté sur des moyens de déplacement selon deux axes perpendiculaires ou, alternativement, la source laser peut elle-même être montée sur un dispositif de déplacement selon deux axes, les déplacements étant commandés par une unité électronique numérique commandée par logiciel permettant la réalisation des motifs diffusants selon une configuration géométrique prédéterminée; l'usinage de matériaux plastiques par laser permet de réaliser simplement des rainures diffusantes linéaires rectilignes ou incurvées dont l'espacement varie régulièrement, et qui peuvent être adaptées éventuellement à la configuration des signes ou symboles à afficher, de façon très simple. A titre d'exemple, on peut utiliser une source laser à vapeur de cuivre ou un laser C02; on choisit de préférence un laser de longueur d'onde de l'ordre de 1 à 10 microns. On peut en outre prévoir un traitement thermique (ou " recuit ") du support pour ajuster le facteur de diffusion des motifs préalablement formés sur le support. Alternativement, il est possible d'envisager une gravure mécanique du support, par exemple avec un peigne à fil ou bien en utilisant des moules ou des rouleaux; mais ces solutions sont plus complexes et moins performantes. L'invention permet d'obtenir des panneaux lumineux dont l'angle de vue est satisfaisant, par exemple de l'ordre de 60 degrés. Les avantages procurés par l'invention seront mieux compris au travers de la description suivante qui se réfère aux dessins annexés, qui illustrent sans aucun caractère limitatif des modes préférentiels de réalisation de l'invention. Dans les dessins, les éléments identiques ou similaires portent, sauf indication contraire, les mêmes références d'une figure à l'autre. La figure 1 illustre en vue en plan un premier mode de réalisation d'un support mince d'un dispositif lumineux conforme à l'invention. La figure 2 est une vue selon II/II de la figure 1 et illustre le support mince en vue en coupe transversale partielle. La figure 3 est une vue schématique en perspective illustrant un deuxième mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention. La figure 4 illustre en vue en plan schématique un troisième mode de réalisation d'un support entrant dans la constitution d'un dispositif selon l'invention, qui est équipé d'une rangée de diodes électroluminescentes montées sur un support repéré 40. La figure 5 illustre en vue en plan un dispositif de déviation d'un faisceau lumineux pour la production d'un faisceau homogène le long de la tranche d'un support mince. La figure 6 illustre en vue en coupe longitudinale par un plan perpendiculaire au plan du support, un autre mode de réalisation d'un dispositif lumineux selon l'invention. La figure 7 illustre en vue en perspective schématique un support 1 dans un mode de réalisation similaire à celui de la figure 1. Par référence aux figures 1 à 3 particulièrement, le dispositif lumineux conforme à l'invention comporte une source lumineuse 2 délivrant un flux lumineux transporté par un câble 25 formé d'une pluralité de tronçons 26 de fibres optiques dont les extrémités sont disposées de façon régulière le long de la tranche 4 (figure 3) d'un support 1 tel qu'une feuille ou un panneau mince de matière plastique transparente, en particulier du polycarbonate ou du méthyle méthacrylate. La source lumineuse 2 peut comporter une ou plusieurs lampes halogènes ou à vapeur métallique faible pression. Ces dernières, en particulier permettent des rendements élevés et des luminances importantes. Le couplage ampoule / faisceau de fibres utilise principalement des réflecteurs et non des systèmes à condenseur. Cela permet un rendement de couplage plus élevé ainsi que la possibilité d'utiliser des réflecteurs dichroïques qui conduisent à l'obtention d'une10 lumière froide. La feuille 1 rectangulaire est dotée de deux faces principales opposées 10 et 11 et est délimitée par quatre tranches ou bords 4, 5, 6, 7 perpendiculaires deux à deux. Sur la face 10 du support 1 d'épaisseur 12 sont gravés une pluralité de motifs diffusants linéaires, constitués de rainures 3 dont l'espacement dl, d2, d3, d4 varie régulièrement le long d'une perpendiculaire aux tranches 4 et 5. Du fait que cet espacement varie selon une progression géométrique, les rapports de deux espacements successifs dl/d2, d2/d3, d3/d4... sont égaux à la valeur de la raison de la progression géométrique qui est voisine de 1 mais différente de 1. Dans le mode de réalisation illustré figure 2, les rainures 3 ont un profil sensiblement demi-circulaire, de sorte que la profondeur 32 des rainures est sensiblement égale à la moitié de la largeur 31 de ces rainures. A titre d'exemple, les motifs 3 parallèles entre eux et parallèles aux tranches ou bords opposés 4 et 5, régulièrement espacés, ont été gravés sur un support 1 en polycarbonate d'épaisseur 12 voisine de 1 millimètre, de largeur 8 voisine de 400 millimètres et de longueur gravée 9 voisine de 800 millimètres; le plus grand espacement (dl, figure 2) étant de 1,5 millimètre, on a tracé 1600 traits, dont l'espacement varie selon une progression géométrique (de raison 0,999 en partant du plus grand espacement, c'est-à-dire de raison 1,001 en partant du plus petit espacement). Comme illustré aux figures 1, 5 et 7 en particulier, le support 1 peut comporter une zone 23 servant à répartir un flux lumineux incident 13 arrivant sensiblement parallèlement à la tranche 5 et/ou aux motifs 3, pour la formation d'un faisceau lumineux dévié 14, sensiblement homogène tout le long de la tranche 5, et perpendiculaire a celle-ci; le dispositif 23 de déviation peut être intégré au support 1 ou séparé, comme illustré figure 5 o il se présente sous la forme d'un10 parallélépipède rectangle 15 mince d'épaisseur de préférence voisine de l'épaisseur du panneau 1 auquel il est destiné, et délimité par quatre faces ou bords 16, 17, 18 et 19; la lumière incidente 13 (qui est délivrée - figure 7 - par des extrémités 24 de fibre optique) pénètre par la face 16 et ressort par la face 17 sous forme d'un faisceau homogène 14 réparti sur toute la longueur de cette face 17 qui est accolée à la tranche 4 ou 5 du support 1 auquel elle est destinée; la face 19 opposée à la face 17 est munie d'une pluralité de rainures 20 de profil triangulaire, espacées d'un pas 21, par exemple variable, dotées d'une profondeur 22 par exemple constante; cependant, selon le mode de réalisation préférentiel20 représenté figure 5, le pas 21 d'espacement des encoches 20 est constant, et la profondeur 22 des encoches ou rainures est régulièrement variable (croissante lorsqu'on s'éloigne de la zone 16 d'injection de lumière) le long du bord (ou tranche) 19, afin de favoriser la production d'un faisceau lumineux 14 d'intensité sensiblement constante le long du bord (ou tranche) 17; de préférence les faces 18 et 19 ainsi que les rainures sont munies sur leur face externe d'un traitement ou moyen réfléchissant pour favoriser la déviation du faisceau incident 13 pour la formation du faisceau 14 réfléchi; chaque rainure 20 comporte une face sensiblement plane 41, qui est inclinée d'un angle 42 - qui est sensiblement égal à 45 - par rapport à la tranche 19 du déviateur 23, pour jouer un rôle de miroir diffusant pour la formation du flux sortant 14 par réflexion du flux entrant 13. Ce dispositif 23 déviateur peut être constitué d'un morceau 15 d'un matériau identique à celui constituant le panneau 1, par exemple de largeur de l'ordre de 45 millimètres, et muni d'encoches dont la profondeur 22 est de l'ordre de 8 millimètres et espacées d'une distance 21 de l'ordre de 25 millimètres; ceci permet dans un espace réduit, de dévier le faisceau 13 incident et permet d'éviter la formation, comme illustré figure 3, d'une structure constituée par les extrémités des tronçons 26 de fibres optiques partant de la tranche 4 du support 1, qui est encombrante et doit être protégée. Alors que dans les modes de réalisation illustrés figures 1, 4 et 7 en particulier, les motifs 3 s'étendent continûment sur toute la longueur du support 1, dans le mode de réalisation de la figure 3, les motifs linéaires 3 sont des segments 3a, 3b de rainures; les rainures sont parallèles à la tranche 4 par laquelle est injectée la lumière; la position et la longueur de ces segments est telle que les extrémités 32 des segments forment le dessin d'une lettre " X ". Dans le mode de réalisation illustré figure 6, le support 1 muni des motifs 3 diffusants sur sa face 10, est logé dans un cadre 30 par exemple constitué de profilés de section transversale en forme de " U "; contre (devant) la face 10 sont disposés plusieurs éléments minces recouvrant en partie au moins la face 10: un écran diffusant homogène 27, un masque 28 tel qu'une feuille de papier ou d'adhésif portant des signes à afficher, et un panneau 29 de protection; ces éléments sont maintenus accolés au support 1 par le cadre 30. L'invention s'applique particulièrement à la réalisation d'enseignes ou caissons lumineux, de dalles ou panneaux lumineux pour le bâtiment, d'éclairage pour écrans d'ordinateurs. REVENDICATIONS 1. Dispositif lumineux qui comporte un support (1) mince en matière plastique translucide ou transparente, une source (2) lumineuse éclairant la tranche du support (1), caractérisé en ce qu'il comporte, sur au moins une de ses faces principales (10, 11), un réseau de motifs (3) diffusants linéaires dont l'espacement varie régulièrement. 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel les motifs diffusants linéaires sont constitués de rainures rectilignes parallèles entre elles et à la tranche (4, 5) par laquelle est injectée la lumière, dont10 l'espacement varie régulièrement le long d'un axe perpendiculaire à ces rainures, selon une progression géométrique dont la raison est de l'ordre de 0,99 à 1,01. 3. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel la largeur (31) des rainures est de l'ordre de 10 à 100 microns, dans lequel la distance minimale entre deux rainures est de l'ordre de 20 microns, et dans lequel la distance maximale entre deux rainures est inférieure ou égale à 5 millimètres. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel les motifs diffusants comportent des rainures interrompues formant des segments (3a, 3b) rectilignes parallèles de longueur variable, qui sont groupés de manière à ce que l'enveloppe de leurs extrémités (32) forme un dessin ou signe. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, qui comporte une pluralité de tronçons (26) de fibres optiques plastiques formant un faisceau (25) acheminant la lumière de la source (2) à la tranche (4) du support (1). 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, qui comporte un organe (23) distributeur et déviateur de lumière le long de la tranche, qui comporte des moyens (19, 20) réfléchissants. 7. Dispositif selon la revendication 6, qui comporte des rainures (20) sur la tranche du distributeur, dont l'axe longitudinal est sensiblement perpendiculaire au plan du support (1), et dont la profondeur (22) varie le long de la tranche. 1! 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 ou 7, dans lequel le distributeur (23) est intégré au support (1). 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, qui comporte des diodes (2) luminescentes en regard de la tranche, et qui comporte un écran (27) diffusant. 10. Procédé de fabrication d'un dispositif lumineux comportant un support (1) mince en matière plastique translucide ou transparent et une source (2) lumineuse éclairant la tranche du support (1), caractérisé en ce que l'on forme sur au moins une face principale (10, 11) du10 support (1) un réseau de motifs (3) diffusants linéaires dont l'espacement varie régulièrement, à l'aide d'un faisceau laser.