Brevet FR2831241A3 — publié le 20030425

FR 2831241 A3 20030425 FR 0113414 A 20011018 - Page 10 B01/3965FR SPECIFICATIONS LUMINAIRE D'ECLAIRAGE UTILISANT UNE SEULE SOURCE LUMINEUSE ET PROCEDE DE FABRICATION s La présente invention concerne un luminaire d'éclairage utilisant une seule source lumineuse pour un module d'affichage à cristaux liquides (LCD) et son procédé de fabrication, le luminaire permettant d'obtenir une répartition de lumière uniforme avec une faible consommation d'énergie. Il y a une pluralité d'éléments de sources lumineuses contenus dans o un luminaire d'éclairage à LCD classique. Ces éléments d'éclairage à utiliser comme source lumineuse sont disposés autour des bords intérieurs du luminaire d'éclairage pour émettre des rayons lumineux, alors qu'upe plaque pourvue de motifs est prévue au niveau de la surface intérieure du luminaire pour fonctionner en réflecteur. Lorsque la source lumineuse est allumée, les rayons lumineux émis sont réfléchis par le réflecteur à motifs et sortis dans des directions souhaitées selon le motif de la plaque réfléchissante. Comme élément d'éclairage, on utilise une source lumineuse ponctuelle dont l'intensité lumineuse est la plus forte dans la direction vers o l'avant, mais il n'y a presque pas de rayons lumineux émis dans d'autres directions. S'il n'y a pas de luminaire d'éclairage conçu de manière adéquate pour être associé avec une source lumineuse placée au centre du luminaire d'éclairage, ii est impossible d'obtenir la répartition de lumière uniforme souhaitée à partir d'une source lumineuse plane en utilisant un seul élément d'éclairage. Si on emploie une pluralité d'éléments d'éclairage ou une lampe électroluminescente pour obtenir un effet d'éclairage uniforme à partir d'une source lumineuse plane, il y a d'autre problèmes de forte consommation d'énergie et d'interférences électromagnétiques. La présente invention a pour objet de résoudre les problèmes o mentionnés ci-dessus. Un objet de la présente invention est de procurer un luminaire d'éclairage utilisant une seule source lumineuse au lieu de quatre éléments d'éclairage ou davantage selon une pratique classique de manière à réduire la consommation d'énergie et éliminer les interférences électromagnétiques. Un autre objet de la présente invention est de procurer un luminaire d'éclairage utilisant une seule source lumineuse, dans lequel l'uniformité de répartition de la lumière du luminaire d'éclairage est encore améliorée en formant plusieurs rampes le long du bord intérieur du luminaire d'éclairage. o Un autre objet encore de la présente invention est un procédé de fabrication de ce luminaire d'éclairage. Un luminaire d'éclairage selon l'invention comprend un cadre conducteur de la lumière, un élément d'éclairage placé dans une position voisine d'un coin dudit cadre conducteur de la lumière, pour fonctionner comme source lumineuse ponctuelle et une plaque réfléchissante placée au niveau de la surface arrière dudit cadre conducteur de la lumière. . Un motif conçu spécialement est formé sur la surface arrière dudit cadre conducteur de la lumière conformément à une fonction de répartition de zone par un traitement laser ou un processus d'éjection de plastique. so Plusieurs rampes peuvent être formées le long du bord intérieur dudit cadre conducteur de la lumière de manière à améliorer encore l'uniformité de la répartition de la lumière de sortie. Dans un mode de réalisation, la lumière émise par ladite source lumineuse ponctuelle peut être conduite le long d'une structure étendue dudit cadre conducteur de la lumière à l'état diffusé. Dans un autre mode de réalisation, lesdites rampes formées le long du bord intérieur dudit cadre conducteur de la lumière peuvent être inclinées d'un angle compris entre 5 et 60 et être utilisées pour capturer et réfléchir des rayons lumineux polarisés dans des directions efficaces, ce qui élimine l'espace sombre non éclairé. Une cavité vide peut être formée dans ledit cadre conducteur de la lumière pour réfléchir la lumière qui s'échappe de la zone de vision, de sorte que la lumière échappée est effectivement conduite dans la zone de vision. o Le procédé de fabrication d'un luminaire d'éclairage utilisant une seule source lumineuse comprend les étapes consistant à: a) placer une source lumineuse ponctuelle près du coin d'un cadre conducteur de la lumière; b) former un motif conçu spécialement sur la surface arrière dudit cadre conducteur de la lumière conformément à une fonction de répartition de zone; et c) former plusieurs rampes le long du bord intérieur du cadre conducteur de la lumière de manière à capturer et réfléchir les rayons iumineux parasites dans des directions efficaces. o Dans un mode de réalisation, la variation de densité des mailles dudit motif peut être en relation détinie avec un axe principal le long d'une ligne formant un angle a (compris entre 20 et 70 ) avec l'axe X, en supposant que: A1 (x)=a1 (y)*eb(Y) x (1) A2(x)=a2(y)*eb2(y)*x (2) An(x) représentant le rapport de la surface occupée dans la partie centrale dudit motif à la surface totale de vision (n=1, ou 2), X représentant la distance de ladite source lumineuse à la partie centrale ci-dessus, L représente la distance de ladite source lumineuse au coin opposé dudit cadre conducteur de la lumière, et an(y) et bn(y) étant toutes deux fonctions de L, o b(L)=D(L)*e-c, L........ (3) b1 (L)=b(L)*e(C2 Y)....... . (4) b2(L)=b(L)*e(C3 Y)........ (5) [dA(x)/dx]*L=c4........ (6) an(y)=A1 (L)/e(bn(y)*L) (7) An(L)--A(L)*b(L)/bn(Y)...... (8) D(L) étant une fonction de la profondeur du point central dudit motif et L, pour une plaque commune épaisse de 1 mm, la profondeur moyenne s d'une maille étant comprise entre 20 et 30,um. D(L) est égal à 0,1, c2 égal à 0,0179, c3 égal à 0,01, c4 égal à 0,50,7. L est défini comme la distance d'un point voisin de la source lumineuse au point le plus distal dans la zone de vision le long de l'axe principal faisant un angle spécifié avec l'horizontale (axe X). o Pour mieux comprendre la nature et les objets de l'invention, on se reportera à la description détaillée suivante prise en liaison avec les dessins d'accompagnement. La figure 1 est une vue de devant d'un luminaire d'éclairage utilisant un seul élément d'éclairage dans une première forme de réalisation de la présente invention; La figure 2 est une vue de côté de la figure 1; La figure 3 est une vue de derrière de la figure 1; La figure 4 est un dessin représentant l'état des trajets lumineux de la figure 1; o La figure 5 est une vue de devant d'un luminaire d'éclairage utilisant un seul élément d'éclairage dans une deuxième forme de réalisation de la présente invention. En se reportant simultanément aux figures 1 à 4, le luminaire d'éclairage de la présente invention comprend un cadre 8 conducteur de la lumière; un élément d'éclairage 26 placé dans une position voisine d'un coin du cadre 8 conducteur de la lumière, pour fonctionner comme source lumineuse ponctuelle; et une plaque réfléchissante (non représentée) disposée au niveau de la surface arrière du cadre 8 conducteur de la lumière. La lumière émise par la source lumineuse ponctuelle, c'est-à-dire o l'élément d'éclairage 26, est conduite dans le luminaire d'éclairage le long d'une structure étendue du cadre 8 conducteur de la lumière par diffusion avant d'être émise à l'extérieur. Un motif 11 conçu spécialement est formé sur la surface arrière du cadre 8 conducteur de la lumière conformément à une fonction de répartition de zone par un traitement laser, ou un procédé d'injection de plastique, ou un procédé d'impression, ou un procédé d'extrusion, ou un traitement mécanique ou d'exposition (voir figure 3). La forme de la répartition des mailles dans ce motif 11 diffère de celle conforme aux techniques classiques par la manière dont la variation de densité des mailles du motif 11 est en relation définie avec un axe principal s le long d'une ligne faisant un angle a avec l'horizontale (axe des x) en supposant que la source lumineuse ponctuelle 26 est placée à l'origine des coordonnées. La valeur de a est généralement comprise entre 20 et 70 . Plusieurs rampes 12, 14, 16, 22, 24 sont formées le long du bord intérieur du cadre 8 conducteur de la lumière de manière à capturer et réfléchir les o rayons lumineux polarisés dans des directions efficaces 13, 15, 17, 23, 25, etc., ce qui élimine l'espace sombre non éclairé, comme le montrent les figures 3 et 4. Dans cette version, le luminaire d'éclairage de la présente invention peut devenir une source lumineuse plane uniforme. L'angle d'inclinaison des rampes peut varier de 5 à 60 selon le contour et la dimension du luminaire d'éclairage. Dans une forme de réalisation de la présente invention représentée sur la figure 1, les mailles formoes par puivérisation de sable graduellement de clairsemé à dense en s'éloignant de la source lumineuse ponctuelle sont plus fines que si elles étaient formées par attaque chimique, de sorte que o les fines mailles peuvent servir à empécher la lumière de subir des réflexions aléatoires pendant leur progression vers le cadre 8 conducteur de la lumière et de se réfléchir sur la plaque réfléchissante au niveau de la surFace arrière du cadre 8 conducteur de la lumière vers l'avant de manière à améliorer l'intensité et l'uniformité de la lumière (voir la figure 3). Comme cela est indiqué ci-dessus, la variation de densité des mailles du motif 11 est en relation définie avec un axe principal le long d'une ligne formant un angle a (compris entre 20 et 70 ) avec l'axe X. L'analyse mathématique est indiquée ci-après: A1 (x)=a1 (y) e (Y) (1) A2(x)=a2(y)*e (Y) (2) An(x) représentant le rapport de la répartition de zone de surface dans la partie centrale du motif à la zone de surface totale de vision (n=1, ou 2), X représentant la distance de la source lumineuse 26 à la partie centrale ci-dessus. L représente la distance de la source lumineuse 26 au coin opposé du cadre 8 conducteur de la lumière, an(y) et bn(y) sont tous deux des fonctions de L, o b(L3=D(L)*e-c] L........ (3) b1 (L)=b(L)*eC2 Y)........ (4) b2(L)=b(L)*e(C3 Y)........ (5) [dA(X)Idx]*L=c4....... (6) an(y)=A1(L) /e(bn(Y) 6?. (7) An (L)=A(L)*b(L)/bn (Y).. (8) o D(L) étant une fonction de la profondeur du point central dudit motif et L, pour une plaque commune épaisse de 1mm, la profondeur moyenne d'une maille étant de 20 à 30,um. D(L) est égal à 0,1, c2 égal à 0,0179, c3 égal à 0,01, c4 égal à 0, 50,7. L est défini comme la distance d'un point voisin de la source lumineuse au point le plus distal dans la zone de vision s le long de l'axe principal faisant un angle spécifié avec l'horizontale (axe X). Dans une autre forme de réalisation de la présente invention représentée sur la figure 5, une cavité vide 28 est formée dans le cadre 8 conducteur de la lumière pour réfléchir la lumière 29 qui s'échappe de la zone de vision 27, de sorte que la lumière échappée 29 est effectivement o capturée dans la zone de vision 27, ce qui augmente l'intensité lumineuse et améliore l'uniformité de la lumière. Les étapes du procédé de fabrication de la présente invention comprennent les étapes consistant à: a) placer une source lumineuse ponctuelle 26 près du coin d'un cadre 8 conducteur de la lumière b) former un motif 11 conçu spécialement sur la surface arrière du cadre 8 conducteur de la lumière conformément à une fonction de répartition de zone; et c) former plusieurs rampes 12, 14, 16, 22, 24 le long du bord o intérieur du cadre 8 conducteur de la lumière de manière à capturer et réfléchir les rayons lumineux parasites 13, 15, 17, 23, 25 dans des directions souhaitées. Il ressort de la description des formes de réalisation précédentes que l'invention présente plusieurs avantages notables, en particulier: 1. On utilise un seul élément d'éclairage comme source lumineuse ponctuelle au lieu d'une pluralité d'éléments d'éclairage comme dans une pratique classique, de manière à diminuer la consommation .. d'énergie et éliminer les interférences électromagnétiques. 2. Plusieurs rampes sont formées le long du bord intérieur du cadre conducteur de la lumière pour capturer et réfléchir des rayons lumineux parasites dans des direction efficaces, ce qui améliore l'efficacité et l'uniformité de l'éclairage. 3. Un luminaire d'éclairage comportant des motifs réfléchissants o conçus spécialement a permis d'utiliser une source lumineuse ponctuelle pour obtenir une efficacité équivalente à celle d'une source lumineuse plane avec une structure simple et un coût minimal. REVENDICATIONS 1. Luminaire d'éclairage utilisant un seul élément d'éclairage comme source lumineuse, caractérisé en ce qu'il comprend: un cadre (8) conducteur de la lumière; un élément d'éclairage (26) placé dans une position voisine d'un coin dudit cadre (8) conducteur de la lumière, pour fonctionner comme source lumineuse ponctuelle (26); et une plaque réfléchissante placée au niveau de la surface arrière o dudit cadre (8) conducteur de la lumière; et un motif (11) conçu spécialement et formé sur la surface arrière dudit cadre conducteur de la lumière conformément à une fonction de répartition de zone par un traitement laser ou un traitement d'éjection de plastique, et plusieurs rampes (12, 14, 16, 22, 24) formées le long du bord s intérieur dudit cadre (8) conducteur de la lumière de manière à améliorer encore l'uniformité. de la répartition de la lumière de sortie. 2. L uminaire d'éclairage selon la revendication 1, dans leque ladite source lumineuse ponctuelle (26) est placée dans une position voisine d'un coin du dudit cadre (8) conducteur de la lumière. o 3. Luminaire d'éclairage selon la revendication 1, dans lequel la lumière émise par ladite source lumineuse ponctuelle (26) est conduite dans ledit luminaire d'éclairage le long d'une structure étendue dudit cadre conducteur de la lumière par diffusion avant d'être émise vers l'extérieur. 4. Luminaire d'éclairage selon la revendication 1, dans lequel lesdites rampes (12, 14, 16, 22, 24) formées le long du bord intérieur dudit cadre conducteur de la lumière sont inclinées d'un angle compris entre 5 et 60 et sont utilisées pour capturer et réfléchir des rayons lumineux polarisés (13, 15, 17, 23, 25) dans des directions efficaces, ce qui élimine l'espace sombre non éclairé. o 5. Luminaire d'éclairage selon la revendication 1, dans lequel une cavité vide (28) est formée dans ledit cadre (8) conducteur de la lumière (29) pour réfléchir la lumière (29) qui s'échappe de la zone de vision (27), de sorte que la lumière échappée (29) est effectivement conduite dans la zone de vision (27). 6. Procédé de fabrication d'un luminaire d'éclairage utilisant une seule source lumineuse, comprenant les étapes consistant à: a) placer une source lumineuse ponctuelle (26) près du coin d'un cadre conducteur de la lumière; b) former un motif (11) conçu spécialement sur la surface arrière dudit cadra conducteur de la lumière conformément à une fonction de répartition de zone; et c) former plusieurs rampes (12, 14, 16, 22, 24) le long du bord intérieur du cadre (8) conducteur de la lumière de manière à capturer et réfléchir les rayons lumineux parasites (13, 15, 17, 23, 25) dans des directions efficaces. 7. Procédé de fabrication selon la revendication 6, dans lequel la variation de densité des mailles dudit motif (11) est en relation définie avec un axe principal le long d'une ligne formant un angle oc (compris entre 20 et 70 ) avec l'axe X, en supposant que: A1 (x)=al (y)*eb' (y) x (1) A2(x)=a2(y)*e b2(y)*x (2) An(x) représentant le rapport de la surface occupée dans la partie centrale dudit motif à la surface totale de vision (n=1, ou 2), X représentant la distance de ladite source lumineuse à la partie centrale ci-dessus, L représentant la distance de ladite source lumineuse au coin opposé dudit cadre (8) conducteur de la lumière, et an(y) et bn(y) étant tous deux fonctions de L, o b(L)=D(L)*e-C, L........ (3) bl(L)=b(L)*e(-C2 Y.)........ (4) b2(L)=b(L)*e(C3 Y)........ (5) [dA(x)/dx]*L=c4........ (6) an(y)=A1 (L)/ e(bn(Y) L)........ (7) An(L) =A(L)*b(L)/bn(y) (8) D(L) étant une fonction de la profondeur du point central dudit motif et L, pour une plaque commune épaisse de 1 mm, la profondeur moyenne d'une maille étant comprise entre 20 et 30,um, D(L) étant égal à 0,1, c2 égal à 0,0179, c3 égal à 0,01, c4 égal à 0,5 0,7, L étant défini comme la distance d'un point voisin de la source lumineuse (26) au point le plus distal dens la zone de vision le long de l'axe principal faisant un angle spécifié