Brevet FR2921537A1 — publié le 20090327

L'invention concerne un dispositif d'éclairage pour aquarium au moyen de diodes électroluminescentes cle puissance, piloté par une carte électronique pour simuler la lumière du soleil et de la lune, automatiquement, avec des caractéristiques de lumière propre au milieu aquatique tropical et récifal, en fonction de l'heure du jour et de la nuit. Généralement, les luminaires traditionnels utilisés en éclairage d'aquarium, sont des néons fluorescents ou des lampes de type HQI et HQL. Ces dispositifs d'éclairages sont fragiles et possèdent une température de couleur fondamentale. Pour simuler les différentes couleur de lumière du soleil,il faut pouvoir restituer une large gamme spectrale de couleurs comprise entre 2200 degré Kelvin et 6500 degré Kelvin pour un aquarium d'eau douce tropicale et entre 2800 degré Kelvin et 14000 degré Kelvin pour un aquarium d'eau de mer récifale. La technique la plus courante pour simuler la lumière du soleil est d'associer plusieurs tubes néons ou lampes ce qui augmente la consommation d'énergie. L'encombrement des systèmes par rapport à la taille de l'aquarium limite le nombre de luminaires utilisés, le spectre global d'éclairage est donc limité. Cette technique ne simule pas totalement toutes les ambiances lumineuses du soleil. Cette technique n'est pas capable d'associer une ambiance lumineuse en fonction de l'heure du jour. Pour simuler une lueur de lune dans l'aquarium, les systèmes traditionnels associent un éclairage supplémentaire mais cette solution ne permet pas de simuler le cycle de la lune dans la nuit (lever de lune, couché de lune), ni les phases de lune sur 28 jours (pleine lune, demi lune, sans lune). Le flux lumineux des systèmes traditionnels est difficilement réglable et entraîne une surconsommation d'énergie. Le risque de choc électrique est important car ils sont reliés directement à l'énergie du courant secteur et ils sont placés près de l'eau de l'aquarium. Le dispositif selon l'invention permet de remédier à ces inconvénients. Il comporte selon une première caractéristique deux parties : - Une partie constituée d'un bloc d'alimentation séparé converti et isole l'énergie du secteur en alimentation basse tension (24Volt 3Ampère) qui permet à la partie luminaire de fonctionner près de l'eau sans risque de choc électrique important. Les LEDs utilisées dans la partie luminaire fonctionnent en basse tension et consomme jusqu'à 40% d'énergie en moins qu'un dispositif à lampe HQI. - Une partie luminaire constituée d'une rampe d'éclairage qui se place au dessus de 35 l'aquarium. Cette partie intègre les diodes électroluminescentes (dite couramment DEL ou LED en anglais) de différentes couleurs, fixées et réparties le long d'une barre dissipateur thermique. Elles émettent chacune une lumière en direction de l'eau de l'aquarium. L'association des différentes couleurs émises tel que le blanc chaud, le blanc froid, le bleu, le rouge ou l'ambre, constitue un spectre d'éclairage pour l'aquarium. La variation d'une ou plusieurs de ces couleurs, changeant la température de couleur de l'éclairage, permet de changer l'ambiance lumineuse, simulant celle du soleil durant une journée, et celle de la lune durant la nuit. Par exemple, le choix de couleur des LEDs tel que : blanc chaud, blanc froid, bleu, rouge permet de restituer les caractéristiques d'ambiances lumineuses d'un milieu aquatique en eau douce tropicale pour aquarium (entre 2200°K et 6500°K). Le choix de couleur des LEDs tel que : blanc chaud, blanc froid, bleu, ambre permet de restituer les caractéristiques d'ambiances lumineuses d'un milieu aquatique en eau de mer récifale pour aquarium (entre 2200°K et 14000°K). En utilisant que la couleur bleue, le luminaire restitue un effet lueur de lune, la nuit. En utilisant que la couleur blanche chaude, le luminaire simule la lueur de la lune, la nuit. La barre dissipateur thermique, évacue la chaleur émise par les LEDs vers l'extérieur de l'aquarium par convection naturelle vers le haut, limitant ainsi l'échauffement de l'eau de l'aquarium. La partie luminaire intègre également une carte électronique qui fait varier le flux lumineux des LEDs en fonction clu moment de la journée et de la nuit, en pilotant l'alimentation des 20 LEDs. Des tables de correspondances sont mémorisées dans le microcontrôleur de la carte électronique. Chaque table fait correspondre des caractéristiques d'ambiances lumineuses typiques au milieu aquatique pour aquarium. 25 Ces tables indiquent, par demi-heure, la quantité d'énergie à fournir à chaque LED de couleur, pour restituer une température de couleur d'éclairage du système. Le programme du microcontrôleur, calcule et applique aux LEDs, toutes les minutes, les valeurs intermédiaires par rapport à la table choisie par l'utilisateur, lors de la configuration. 30 La carte électronique dispose d'un afficheur LCD et deux boutons poussoir, permettant à l'utilisateur de configurer à la mise sous tension, le jour, l'heure, la mise en marche ou non du cycle de lune, le choix de la couleur de lune, le choix de la table de correspondance, par exemple tropical ou récifal. La carte électronique automatise ensuite le fonctionnement du luminaire grâce à son 35 horloge interne et gère l'éclairage simulant le soleil et la lune en fonction des paramètres choisis par l'utilisateur. La structure de la partie luminaire est solidifiée par l'ajout de deux profilés d'aluminium en forme d'équerre vissés sur toute la longueur du luminaire, formant ainsi une rampe. Cette rampe permet de poser ou de suspendre, la partie luminaire, au dessus de l'aquarium. Une plaque de plastique polie optiquement (transparent ou translucide) par exemple polycarbonate ou polyrnéthacrylate de méthyle PMMA, placée au dessus des LEDs fait office de diffuseur optique, permettant l'homogénéité de l'éclairage et protége la partie électrique ainsi que les LEDs contre la projection d'eau. La figure (fig.1) représente la partie de l'alimentation qui converti l'énergie venant de la prise (A) en alimentation basse tension (24V 3A). Le bloc d'alimentation possède une structure interne éllectronique qui isole la tension primaire (secteur 110-240V AC) de la tension secondaire (24V DC). Un cordon d'alimentation (B) connecte le bloc d'alimentation à la partie luminaire via le connecteur mâle (C) à deux pôles. La partie luminaire est constituée d'un dissipateur thermique (D) en aluminium anodisé noir possédant des ailettes afin de dissiper la chaleur émise par les LEDs vers le haut, par convection naturelle, et à l'extérieure de l'aquarium. Sur cette barre est fixée et répartie au moyen d'une colle thermique, des LEDs de différentes couleurs (E). Sur chaque LED est disposée une optique secondaire (F) qui concentre et oriente le flux lumineux en direction du diffuseur en PMMA (G). Les LEDs sont connectées électriquement en série entre elles et par série de couleur. Chaque série de couleur est connectée électriquement à la carte électronique (J) qui pilote leur alimentation, via un connecteur (1). Au moins quatre couleurs sont nécessaires pour atteindre une gamme de température de couleur comprise entre 2200 °Kelvin et 14000°Kelvin : blanc chaud, blanc froid, bleu, rouge ou ambre. Pour restituer l'ambiance en milieu aquatique tropicale, les couleurs des LEDs sont : blanc chaud, blanc froid, bleu et rouge. Pour restituer l'ambiance en milieu aquatique récifale, les couleurs des LEDs sont : blanc chaud, blanc froid, bleu et ambre. La variation d'une ou pllusieurs couleurs en même temps permet d'obtenir une variation 30 de la température de couleur du système d'éclairage. La carte électronique (H) possède un microcontrôleur qui pilote l'alimentation des séries de LED par couleur. Des chronogrammes de températures de couleur en fonction du temps (fig.4) sont élaborés afin de doser très précisément l'intensité de chaque couleur pour définir la 35 température de couleur à chaque instant de la journée et de la nuit. Sont issue de ces chronogrammes, des tables de correspondances. Ces tables indiquent, par demi-heure, la quantité d'énergie à fournir à chaque série de couleur de LED, pour restituer une température de couleur d'éclairage du système. Le programme du microcontrôleur, calcule et applique aux LEDs, toutes les minutes, les valeurs intermédiaires par rapport à la table de correspondance choisie par l'utilisateur lors de la configuration. Ces tables sont converties en langage machine et transcrites dans la mémoire du microcontrôleur de la carte électronique (H). La carte électronique (H) possède un afficheur LCD (N) et deux boutons poussoir (0) qui permettent à l'utilisateur de configurer le système d'éclairage lors de sa mise sous tension. L'utilisateur indique à l'aide d'un menu issu du programme : - le jour. -l'heure. - le mode tropical ou récifal (choix de la table). - l'éclairage de nuit ou non (lueur de lune). - le choix de la couleur de la lune (bleu ou blanc). - la phase de la lune (pleine lune, demie lune, sans lune) au démarrage du cycle. Une face avant en tôle (aluminium) pliée et usinée (P) recouvre la carte électronique. Deux vis cylindriques type: M3 (Q) assurent la fixation de la face avant avec la carte électronique. Deux vis cylindriques type: M4 (R) assurent la fixation de cette ensemble au système. Un connecteur femelle (S) vissé sur le coté de la tôle face avant (P) permet un raccord avec le connecteur mâle (C) de la partie bloc alimentation. Deux profilés en aluminium (L) et (K) en forme d'équerre sont fixés de chaque cotés de la barre dissipateur thermique (D) à l'aide de 8 vis à têtes hexagonales type: M4 (M). Ils renforcent la structure du luminaire. Cet ensemble forme une rampe qui peut être installée directement au dessus de l'aquarium. La rampe peut être suspendue au dessus de l'aquarium par deux câbles acier (V) et (U). Deux autobloquants (T) et (W) fixés à chaque extrémité du luminaire assurent le maintien et le réglage en hauteur au dessus du bac. Une plaque de plastique (G) polie optiquement (transparent ou translucide) par exemple polycarbonate ou polyméthacrylate de méthyle PMMA, courbée et insérée en force entre chaque coté de la barre dissipateur thermique (D) et des profilés d'aluminium (K,L) fait office de diffuseur optique. Cette plaque répartie le flux lumineux sur tout le long du luminaire, la zone d'éclairement recouvre ainsi l'ensemble de l'aquarium. Elle limite l'effet point lumineux des LEDs et réduit l'éblouissement dans l'aquarium. Cette plaque protège les éléments électriques contre la projection d'eau. REVENDICATIONS 1) Dispositif d'éclairage à diodes électroluminescentes de puissance pour aquarium en eau douce tropicale et eau de mer récifale caractérisé par : -une partie bloc alimentation (fig.1) séparée de la partie luminaire (fig.6) proche de l'eau, permettant I"alimentation de celle-ci en basse tension et de l'isoler 5 électriquement de l'énergie du secteur. - une partie luminaire (fig.6) intégrant plusieurs séries de LEDs de couleur (E), permettant la combinaison de différentes températures de couleur afin de simuler l'ambiance lumineuse d'un milieu aquatique pour aquarium. 10 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par la fixation des LEDs (E) de puissance sur une barre dissipateur thermique (D) permettant l'évacuation de la chaleur émise par les LEDs (E) à l'extérieur de l'aquarium. 3) Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé par l'intégration 15 dans la partie luminaire d'une carte électronique avec microcontrôleur dont le programme gère le fonctionnement de l'éclairage automatiquement, en référence à des tables de correspondance. Les tables de correspondance définissent les niveaux d'énergie a appliquer aux LEDs afin d'obtenir des caractéristiques d'ambiances lumineuses du milieu aquatique d'eau 20 douce tropicale et d'eau de mer récifale. 4) Dispositif selon l'une des revendications quelconque précédentes caractérisé par l'éclairage de nuit d'un aquarium en simulant la lueur de lune, sa phase (levé de lune, couché de lune) et un cycle lunaire sur 28 jours, tout en laissant la possibilité à 25 l'utilisateur de choisir la couleur de la lueur entre bleu et blanc. 5) Dispositif selon la revendications 1 caractérisé par l'intégration dans la partie luminaire (fig.6) d'une carte électronique (H) permettant à l'utilisateur du système de configurer à la mise sous tension, le jour, l'heure, d'actionner ou non un cycle de lueur 30 de lune, le choix de la couleur de la lueur de lune, le mode tropical ou récifal (choix de la table de correspondance). 6) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par l'intégration dans la partie luminaire d'une plaque polie optiquement (G) afin de diffuser homogènement le flux 35 de lumière émis par les LEDs ainsi que de protéger l'ensemble électrique et les LEDs contre la projection d'eau. 7) Dispositif selon l'une des revendication quelconque précédentes caractérisé par l'intégration dans la partie luminaire (fig.6) d'au moins quatre séries de LEDs de 40 couleur (E) telles que: blanc chaud, blanc froid, bleu, rouge ou ambre.