Brevet FR2926349A1 — publié le 20090717

-1- � Dispositifs d'éclairage à base de diodes électroluminescentes (LED) � La présente invention concerne des dispositifs d'éclairage à base de diodes électroluminescentes. Le domaine de l'invention est plus particulièrement celui de l'éclairage d'intérieur notamment de vitrines et de présentoirs, mais il peut aussi concerner l'éclairage extérieur. Les dispositifs d'éclairage à base de diodes électroluminescentes font actuellement l'objet d'un très fort développement, du fait des qualités intrinsèques de ce type d'éclairage par rapport aux techniques d'éclairage conventionnelles, notamment en termes de longévité et de performances d'éclairement avec un spectre compris pour l'essentiel dans le visible, limitant drastiquement toute émission d'infrarouges ou d'ultraviolets. On assiste aussi à une augmentation de la puissance des diodes électroluminescentes, mais avec pour conséquence la nécessité de prévoir des systèmes de refroidissement. Ainsi, certaines diodes électroluminescentes atteignent des puissances de l'ordre de plusieurs watts, en comparaison avec des puissances de l'ordre de 1/100 watt pour des diodes électroluminescentes conventionnelles. Or, l'échauffement des diodes électroluminescentes a pour conséquence d'augmenter sensiblement la température de jonction dans ces diodes, de réduire leurs performances lumineuses, de réduire leur durée de vie et d'accroître les chutes de tension. Pour implanter et alimenter électriquement des diodes électroluminescentes, on peut utiliser actuellement des supports de type � substrat métallique isolé � (SMI) qui sont constitués d'une plaque d'aluminium recouverte d'un isolant, puis d'une piste cuivrée sur laquelle sont implantés les composants électroniques. Quand le coût du recours à des supports SMI s'avère trop élevé, on peut aussi mettre en oeuvre la technique dite du PCB (� Printed Circuit Board �) pressé sur drain thermique. Lorsque les températures limites de jonction sont malgré tout atteintes, il est nécessaire de disposer, en dessous du luminaire, d'un radiateur pour assurer la dissipation thermique. Cela a pour conséquence de rendre le luminaire beaucoup plus volumineux. 2926349 -2- Le but de la présente invention est de remédier à ces inconvénients en proposant une nouvelle approche pour la réalisation de dispositifs d'éclairage à base de diodes électroluminescentes. Cet objectif est atteint avec un dispositif d'éclairage à base de diodes 5 électroluminescentes (LEDs), comprenant : -un ou plusieurs substrats métalliques isolés pouvant recevoir des diodes électroluminescentes éventuellement équipées de modules optiques, - une structure tridimensionnelle prévue pour incorporer le ou lesdits substrat(s) métallique(s) isolé(s) (SMI) et pourvue, sur une face externe, 10 d'ouvertures sensiblement en regard des diodes électroluminescentes et éventuellement des modules optiques. Suivant l'invention, la structure tridimensionnelle est agencée pour faire fonction de radiateur thermique de façon à évacuer la chaleur générée par les diodes électroluminescentes. 15 Cet agencement contribue ainsi à une réduction des températures de jonction des diodes électroluminescentes, ce qui permet d'obtenir un meilleur rendement énergétique et un accroissement de leur durée de vie. Cet agencement peut avantageusement résulter d'une optimisation de la surface d'échange entre le(s) substrat(s) métallique(s) isolé(s) (SMI) 20 et la structure tridimensionnelle, sous des contraintes dimensionnelles, de façon à minimiser le volume global du dispositif d'éclairage. Les substrats métalliques isolés peuvent être facilement connectables en série ou en parallèle grâce à un système de connexion interne modulaire. 25 La structure tridimensionnelle est réalisée dans un matériau de haute conductivité thermique, et reliée thermiquement au substrat métallique isolé (SMI). Dans une première variante de réalisation, les faces externes des modules optiques affleurent sensiblement la face externe de la structure 30 tridimensionnelle à travers ses ouvertures. Dans une seconde variante de réalisation, les ouvertures de la structure tridimensionnelle sont pourvues de parois transparentes. La structure tridimensionnelle peut être avantageusement réalisée avec une forme sensiblement polyédrique, notamment une forme -3- sensiblement parallélépipédique. Elle peut également être réalisée avec une forme sphérique. Dans une forme particulière de réalisation, la structure tridimensionnelle peut comporter une partie arrière de fixation présentant sensiblement la forme d'une cornière, et une partie avant fixée à la partie arrière de fixation et pourvu d'ouvertures pour les modules optiques. Les diodes électroluminescentes incluses dans les modules optiques peuvent être connectées sous la forme d'une pluralité de groupes de diodes reliées en série, lesdits groupes de diodes étant reliés en parallèle. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée d'un mode de mise en oeuvre nullement limitatif, et des dessins annexés sur lesquels : la figure 1 est une vue éclatée d'un premier exemple de réalisation d'un dispositif d'éclairage selon l'invention, comportant une structure tridimensionnelle parallélépipédique ; la figure 2 est une vue éclatée d'un second exemple de réalisation d'un dispositif d'éclairage selon l'invention, comportant une structure tridimensionnelle parallélépipédique compacte ; la figure 3 est une vue éclatée d'un troisième exemple de réalisation d'un dispositif d'éclairage, comportant une structure tridimensionnelle pourvue d'une partie arrière de fixation en forme de cornière ; la figure 4 est une vue en perspective du dispositif d'éclairage représenté en figure 1 ; la figure 5 est une vue en perspective du dispositif d'éclairage représenté en figure 2 ; et la figure 6 est une vue en perspective du dispositif d'éclairage représenté en figure 3. On va maintenant décrire, en référence aux figures 1 et 4, un premier exemple de réalisation d'un dispositif d'éclairage selon l'invention. Le dispositif d'éclairage 1 comprend une structure tridimensionnelle 14 prévue pour recevoir une base support 13 supportant des platines 11, 12 de substrat métallique isolé (SMI) sur lesquelles sont implantées des diodes électroluminescentes D1-D6. Ce dispositif d'éclairage 1 présente une longueur de 500 mm. -4- Chaque diode D1-D6 est incluse au sein d'un module optique 16 recevant un élément optique 17.1, 17.2, 17.3, 17.4, 17.5, 17.6. les modules optiques 16 sont disposés de sorte que les faces externes des éléments optiques se trouvent en regard d'ouvertures 14.1, 14.2, 14.3, 14.4, 14.5, 14.6 ménagées dans la face externe de la structure tridimensionnelle 14 qui présente une forme parallélépipédique. Cette structure 14 est par exemple réalisée à partir d'une tôle pliée pour réaliser une face externe 40, des faces latérales 42 et des faces d'extrémité 43 auxquelles sont vissées des pattes de fixation 15.1, 15.2. Les platines SMI 11, 12 sont reliées, d'une part, à la base support 13 via des plots 44 (un seul est représenté en figure 1), et d'autre part, à la structure tridimensionnelle 14 par des espaceurs 18.1, 18.2, 18.3 en regard de trous de vissage 19.1, 19.2, 19.3 ménagés dans la face avant de la structure 14. La chaleur produite par les diodes D1-D6 est dissipée à la fois par conduction via les platines SMI 11, 12 et les espaceurs 18.1-18.3, et par convection, à travers la structure tridimensionnelle 14 qui fait ainsi fonction de radiateur. Dans un second exemple de réalisation illustré par les figures 2 et 5, le dispositif d'éclairage 2 présente une forme de barrette lumineuse parallélépipédique comportant 15 diodes électroluminescentes D1-D15. Il comporte une structure tridimensionnelle 24 comportant, sur sa face externe, 15 ouvertures 24.1-24.15 et quatre trous de vissage 29.1-29.4. Les diodes D1-D15 sont implantées sur une platine 21 de substrat métallique isolé (SMI) fixée d'une longueur d'environ 620 mm, via des espaceurs 29 (un seul est représenté en figure 2), à une base support 23 qui peut être pourvue de plots de fixation 22.1-22.4. Dans un troisième exemple de réalisation illustré par les figures 3 et 6, le dispositif d'éclairage 3 comporte une structure tridimensionnelle 30 ayant une partie arrière de fixation 300 en forme de cornière. Cette structure 30, qui fait fonction de radiateur thermique, inclut une base 33 supportant une platine 31 de substrat métallique isolé (SMI) portant 15 diodes électroluminescentes D1-D15, et une face avant 34 comportant 15 ouvertures 34.1-34.15 en regard des 15 diodes D1-D15 et quatre trous de vissage 39.1-39.4. -5- La partie arrière de fixation en forme de cornière 300 peut par exemple être réalisée par pliage d'une tôle d'acier ou d'alliage métallique, pour réaliser deux faces 301, 302 à angle droit et deux rabats 304, 303 agencés pour recevoir la base support 33 du SMI 31 et de la face avant 34. Ce dispositif d'éclairage 3 à fixation en forme de cornière est par exemple prévu pour être disposé dans un angle d'une vitrine. Les dispositifs d'éclairage selon l'invention font l'objet d'une optimisation de leur géométrie pour assurer une évacuation correcte de la chaleur produite par les diodes électroluminescentes, de façon à assurer une température acceptable à la fois au niveau des diodes et à la surface externe des structures tridimensionnelles. Cette optimisation conduit à déterminer un nombre optimal de diodes par unité de longueur. Bien sûr, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'éclairage à base de diodes électroluminescentes (LED), comprenant : - un ou plusieurs substrats métalliques isolés pouvant recevoir des diodes électroluminescentes éventuellement équipées de modules optiques, - une structure tridimensionnelle prévue pour incorporer le ou lesdits substrat(s) métallique(s) isolé(s) (SMI) et pourvue, sur une face externe, d'ouvertures sensiblement en regard des diodes électroluminescentes et éventuellement des modules optiques, caractérisé en ce que la structure tridimensionnelle est agencée pour faire fonction de radiateur thermique de façon à évacuer la chaleur générée par les diodes électroluminescentes. 2. Dispositif d'éclairage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface d'échange entre le(s) substrat(s) métallique(s) isolé(s) (SMI) et la structure tridimensionnelle est optimisée, sous des contraintes dimensionnelles, de façon à minimiser les dimensions dudit dispositif d'éclairage. 3. Dispositif d'éclairage selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la structure tridimensionnelle est réalisée dans un matériau de haute conductivité thermique. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le(s) substrat(s) métallique(s) isolé(s) (SMI) est (sont) fixé(s) à une base support. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que plusieurs substrats métalliques isolés (SMI) peuvent être connectés en série ou en parallèle, au moyen d'un système de connexion interne modulaire. 6. Dispositif d'éclairage selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les diodes électroluminescentes sont pourvues de modules optiques, caractérisé en ce que les faces externes desdits modules 2926349 -7- optiques affleurent sensiblement la face externe de la structure tridimensionnelle à travers ses ouvertures. 7. Dispositif d'éclairage selon l'une quelconque des revendications 5 précédentes, caractérisé en ce que les ouvertures de la structure tridimensionnelle sont pourvues de parois transparentes. 8. Dispositif d'éclairage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le structure tridimensionnelle est de 10 forme sensiblement polyédrique. 9. Dispositif d'éclairage selon la revendication 8, caractérisé en ce que la structure tridimensionnelle est de forme sensiblement parallélépipédique. 15 10. Dispositif d'éclairage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la structure tridimensionnelle comporte une partie arrière de fixation, prévue pour recevoir la base support du ou des substrat(s) métallique(s) isolé(s) (SMI). 20 11. Dispositif d'éclairage selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une partie avant fixée à la partie arrière de fixation et pourvu d'ouvertures pour les modules optiques. 12. Dispositif d'éclairage selon l'une des revendications 10 ou 11, 25 caractérisé en ce que la partie arrière de fixation présente sensiblement une forme de cornière. 13. Dispositif d'éclairage selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la structure tridimensionnelle est de forme sensiblement 30 sphérique.