Brevet FR2941347A1 — publié le 20100723

La présente invention concerne un dispositif d'éclairage à diodes électroluminescentes (ci-après DEL en abrégé), notamment destiné à équiper une lampe d'éclairage ou autre luminaire. Il existe actuellement de nombreux types de douilles équipant des lustres ou autres appareils d'éclairage. Parmi ceux-ci, on peut notamment citer les douilles "classiques" pouvant recevoir en elles aussi bien des ampoules à incandescence que des ampoules fluocompactes plus connues sous le nom d"'ampoules à économie d'énergie" ; les douilles halogène ; les supports de néon, ou depuis quelques années des douilles spécifiques pour lampes à DEL. Les ampoules à incandescence et les ampoules halogène présentent l'inconvénient majeur de consommer une quantité importante d'énergie en cours d'utilisation. Les ampoules fluocompactes, bien que permettant de réaliser des économies importantes d'énergie, possèdent elles aussi de nombreux inconvénients. Elles ne sont pas non plus disponibles dans toutes les nuances de finition existantes pour les lampes à incandescence. En outre, en raison des composants électroniques qu'elles contiennent, leur utilisation n'est pas recommandée en extérieur. Elles possèdent également un rendu des couleurs nettement inférieur à celui des ampoules à incandescence et enfin, la présence de poudres fluorescentes et d'un gaz à base de vapeur de mercure dans leur tube les rend potentiellement dangereuses pour leur élimination. Les lampes à diodes électroluminescentes (ci-après DEL en abrégé) apparaissent être le meilleur compromis pour équiper des luminaires. En effet, une DEL possède une très faible puissance électrique et consomme par conséquent très peu d'énergie. De plus, les matériaux entrant dans sa fabrication ne sont pas nocifs pour l'environnement et toutes les valeurs du spectre lumineux peuvent être atteintes avec les matériaux utilisés pour sa conception. Toutefois, les lampes à DEL sont généralement commercialisées, pour un usage dans des lampes domestiques, de manière encapsulée sous forme d'ampoule de type spécifique et nécessitent ainsi une douille de forme correspondante pour y être raccordées. Plus récemment, des ampoules adaptables sur une douille classique, par exemple de type E27, ont été mises sur le marché. Les flux lumineux obtenus avec ce type d'ampoule sont cependant inférieurs à ceux des ampoules à incandescence ou fluocompactes. De nouvelles DEL ont également fait leur apparition : il s'agit de diodes de puissance, par exemple commercialisées sous la marque Luxeon�. Une ampoule de ce type a l'inconvénient de générer un échauffement localisé assez important sur sa douille ou son support respectif. La présente invention vise à remédier à l'ensemble des inconvénients des lampes à DEL existantes. A cet effet, le dispositif d'éclairage à diodes électroluminescentes selon l'invention comprend : - au moins une pièce de support en matériau conducteur de la chaleur, comprenant une partie de base destinée à être reliée à un support et une partie d'extrémité libre ; la pièce de support est percée de part en part par un conduit central débouchant dans sa partie de base d'une part et dans la face d'extrémité de sa partie d'extrémité libre, d'autre part ; ladite partie de base comprend un filetage extérieur et ladite partie d'extrémité libre comprend une pluralité de gorges étagées, agencées radialement à partir de sa face circonférentielle, formant des ailettes propres à diffuser de la chaleur par radiation ; et - au moins une plaquette de support d'au moins deux DEL de puissance, cette plaquette comportant un circuit imprimé d'alimentation des DEL montées sur sa surface ; la plaquette présente au moins une dimension supérieure à la section dudit conduit central, de sorte qu'elle peut être mise en place sur l'extrémité libre de la pièce de support, et est reliée à des moyens d'alimentation des DEL en puissance électrique propres à s'étendre dans ledit conduit central lorsque la plaquette est mise en place sur l'extrémité libre de la pièce de support. Cette structure à pièce de support comprenant un conduit interne et des ailettes radiantes et à plaquette support de DEL placée sur l'extrémité libre de la pièce de support s'avère permettre l'utilisation de plusieurs DEL de puissance comme source d'éclairage de lampe et autres luminaires sans échauffement localisé excessif du dispositif. La plaquette a en effet une surface de contact substantielle avec la pièce de support et celle-ci permet, grâce à ses ailettes radiantes, une dissipation efficace de la chaleur produite par les DEL et éventuellement par les pistes de circuit imprimé que comprend la plaquette. Les DEL de puissance employées permettent d'obtenir un flux lumineux sensiblement similaire à celui d'une ampoule à incandescence, au moins dans une direction d'éclairage correspondant au prolongement direct de ces DEL. Le flux lumineux obtenu est fonction du nombre de DEL, de la puissance des DEL et de l'intensité du courant. L'invention a par ailleurs pour avantage de permettre de réaliser des luminaires ayant le même esthétisme que les luminaires comprenant des ampoules à incandescence et halogènes, c.-à-d., qui ne sont pas trop volumineux comme cela est par exemple le cas de luminaires utilisant des ampoules fluocompactes. Lesdits moyens d'alimentation des DEL peuvent être des fils électriques passant à travers ledit conduit central. Il peut s'agir également de broches rigides faisant saillie perpendiculairement à la plaquette, propres à être insérées avec frottements dans des trous de connexion que comprend une douille de connexion logée dans ledit conduit central. Dans ce deuxième cas, la plaquette est maintenue sur la pièce de support simplement par cette insertion de ces broches et peut donc être facilement interchangée si nécessaire. De préférence, le dispositif comprend au moins un bloc d'alimentation des DEL incluant une unité de transformation, de redressement et de lissage de tension, reliée électriquement auxdits moyens d'alimentation des DEL en puissance électrique. Ce bloc d'alimentation est utilisé pour transformer, redresser et lisser la tension provenant du réseau électrique afin d'alimenter les DEL reçues sur la plaquette formant support par un courant continu de faible tension. Le dispositif peut comprendre une pièce d'enveloppement, en verre ou autre matériau transparent, décorative ou non, reliée à ladite pièce de support. Cette pièce d'enveloppement peut notamment être un bulbe en verre conférant au dispositif un aspect similaire à celui d'une ampoule existante. De préférence, dans ce cas, ladite pièce d'enveloppement comprend un filetage à sa base et ladite partie de base de la pièce de support comprend un filetage extérieur, ces filetages étant propres à coopérer pour réaliser le montage de la pièce d'enveloppement sur la pièce de support, avec possibilité d'interchangement de cette pièce d'enveloppement. Des possibilités élargies d'utilisation du dispositif sont ainsi obtenues. La plaquette formant support de DEL est de préférence fixée par collage sur l'extrémité libre de la pièce de support. La pièce de support comprend de préférence trois ailettes. Elle peut comprendre deux ailettes mais a alors des performances diminuées. La pièce de support, ou, lorsque le dispositif en comprend une, la pièce d'enveloppement, peut comporter un réflecteur, périphérique ou non. Ce réflecteur peut notamment être disposé de manière à réfléchir latéralement une partie de la lumière produite par les DEL. L'invention sera bien comprise, et d'autres caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront, en référence aux dessins schématiques annexés, représentant, à titre d'exemples non limitatifs, plusieurs formes de réalisation possibles d'une lampe d'éclairage qu'elle concerne. La figure 1 en est une vue de côté, en coupe longitudinale, selon une première forme de réalisation, les différents éléments de ce dispositif étant assemblés ; la figure 2 en est une vue similaire à la figure 1, en éclaté ; la figure 3 est une vue de côté, en coupe longitudinale, d'une pièce de support qu'il comprend, selon une deuxième forme de réalisation ; la figure 4 est une vue de côté d'une plaquette de support de DEL qu'il comprend selon cette deuxième forme de réalisation, et la figure 5 montre des courbes de températures en fonction du temps. Les figures 1 et 2 représentent un dispositif d'éclairage 1 à diodes électroluminescentes (ci-après DEL en abrégé), notamment destiné à équiper une lampe d'éclairage. Le dispositif 1 comprend une pièce de support 2, une plaquette 3 de support de deux DEL de puissance 4, une douille de connexion 5 et un bulbe 6 en verre. Le dispositif 1 comprend également un bloc (non représenté) d'alimentation des DEL 4, incluant une unité de transformation, de redressement et de lissage de tension, reliée électriquement aux DEL. Ce bloc d'alimentation est utilisé pour transformer, redresser et lisser la tension provenant du réseau électrique afin d'alimenter les DEL par un courant continu de faible tension. La pièce de support 2 est en matériau conducteur de la chaleur, notamment en aluminium. Elle comprend une partie de base 2a destinée à être reliée à un support, notamment à une lampe, et une partie d'extrémité libre 2b, et est percée de part en part par un conduit central 10 débouchant dans sa partie de base 2a d'une part et dans la face d'extrémité de sa partie d'extrémité libre 2b, d'autre part. La partie de base 2a comprend un filetage extérieur 11. La partie d'extrémité libre 2b comprend quant à elle une pluralité de gorges 12 étagées, agencées radialement à partir de sa face circonférentielle, formant des ailettes 13 propres à diffuser de la chaleur par radiation. Le conduit central 10 comprend, au niveau de son extrémité débouchant dans ladite face d'extrémité libre, une portion élargie délimitant un épaulement. Au niveau de son extrémité débouchant dans la face inférieure de la partie de base, il comprend une portion taraudée, également élargie. La plaquette 3 présente une forme carrée dont les côtés ont des longueurs supérieures à la section de la portion supérieure du conduit 10, de sorte qu'elle peut être mise en place sur l'extrémité libre de la pièce de support 2. La plaquette 3 comporte un circuit imprimé d'alimentation des DEL 4, dont les extrémités sont reliées à des broches rigides 15 faisant saillie perpendiculairement à la plaquette 3. Ces broches 15 sont propres à être insérées avec frottements dans des trous de connexion 16 que comprend la douille de connexion 5, elle-même étant destinée à être engagée de manière ajustée dans le conduit 10. Les broches 15 ont des longueurs différentes, pour le respect des polarités. Cette insertion avec frottements permet d'assurer le montage de la plaquette 3 sur la pièce 2 tout en permettant une amovibilité de cette plaquette, pour un remplacement facile en cas de DEL défectueuse. Les DEL 4 sont au nombre de deux dans l'exemple représenté mais elles peuvent être plus de deux, leur nombre étant choisi en fonction du flux lumineux que l'on souhaite obtenir. Il s'agit de DEL dites "de puissance", c'est-à-dire ayant une puissance généralement supérieure à 1w. La douille de connexion 5 comprend en partie supérieure un épaulement destiné à être reçu contre l'épaulement de la pièce 2 lors de l'insertion de cette douille dans le conduit 10. Ces épaulements respectifs sont aménagés de telle sorte que, lorsqu'ils sont en appui l'un contre l'autre, la face de la douille 5 affleure avec la face d'extrémité libre de la pièce de support 2, ainsi que le montre la figure 2. Les fils électriques 17 auxquels la douille 5 est reliée sont engagés dans un tube de montage du dispositif sur la lampe, dont un embout fileté 18 est vissé dans la portion inférieure taraudée du conduit 10. Le bulbe 6 en verre comprend une partie inférieure tubulaire taraudée 20, permettant son vissage sur le filetage 11 de la partie de base 2a de la pièce 2. Ce bulbe 6 permet de protéger les autres organes du dispositif 1 et confère à ce dernier un aspect similaire à celui d'une ampoule existante. Grâce à son vissage sur la pièce 2, il peut être interchangé, ce qui permet d'adapter facilement le dispositif 1 à différents types d'éclairage à réaliser. Les figures 3 et 4 montrent respectivement une pièce 2 et une plaquette 3 à DEL 4 selon une autre forme de réalisation, très similaire à celle décrite plus haut. Par simplification, les parties ou éléments d'une forme de réalisation qui se retrouvent de manière identique ou similaire dans une autre forme de réalisation seront identifiés par les mêmes références numériques et ne seront pas à nouveau décrits. Dans ce cas, la plaquette 3 est directement reliée à des fils d'alimentation 17 des DEL 4, qui passent dans le conduit 10. Ce dernier ne reçoit pas de douille de connexion 5 et ne comprend donc pas de portion supérieure élargie. La plaquette 3 est reliée à la pièce 2 notamment par collage. La figure 5 est un graphe de différentes courbes de températures d'un dispositif selon l'invention, mesurées au cours du temps. Le temps d'éclairage est en abscisse, en secondes, et la température mesurée est en ordonnée, en degré Celsius. Les mesures sont au départ effectuées pour une intensité de 0,35A, puis, au bout de 1620 secondes (27 minutes) pour une intensité de 0,5A, puis, au bout de 4500 secondes (75 minutes) pour une intensité de 0,7A. La courbe A est celle de la température ambiante ; la courbe B est celle d'un dispositif selon l'invention comprenant trois ailettes 13, la courbe C est celle d'un dispositif selon l'invention comprenant seulement deux ailettes 13, et la courbe D est celle d'un dispositif classique à deux DEL de puissance. Il apparaît que le dispositif 1 selon l'invention permet un abaissement significatif de la température émise par les DEL 4, rendant l'utilisation de ces dernière possibles sur un dispositif d'éclairage de type lampe ou autre luminaire. A titre d'essai comparatif de l'éclairage émis, il a été procédé à l'essai suivant : 1) Ampoule classique à incandescence de 230V CC 25W : éclairage mesuré à un mètre de la source : - en "direct", c'est-à-dire dans la direction coaxiale de l'ampoule : 27 lux - à 90°, c'est-à-dire perpendiculairement à cette direction : 35 lux. 2) Dispositif selon l'invention à deux DEL 4 : - pour une intensité de 0,35A - en "direct" : 20 lux - à 90° : 12 lux - pour une intensité de 0,5A - en "direct" : 26 lux - à 90° : 15 lux - pour une intensité de 0,7A - en "direct" : 32 lux - à 90° : 18 lux Ainsi, dans le prolongement direct des DEL, on obtient substantiellement le même flux lumineux qu'une ampoule classique de type à incandescence (26 lux en 0,5 A, contre 27 lux pour l'ampoule classique). L'invention fournit ainsi une lampe d'éclairage à diodes électroluminescentes permettant de remédier, dans les meilleures conditions, aux inconvénients des lampes homologues de la technique antérieure. Il va de soi que l'invention n'est pas limitée à la forme de réalisation décrite ci-dessus à titre d'exemple mais qu'elle s'étend à toutes les formes de réalisations couvertes par les revendications ci-annexées. REVENDICATIONS1 û Dispositif (1) d'éclairage à diodes électroluminescentes (4), dites ci-après DEL en abrégé, notamment destiné à équiper une lampe d'éclairage, caractérisé en ce qu'il comprend : - au moins une pièce de support (2) en matériau conducteur de la chaleur, comprenant une partie de base (2a) destinée à être reliée à un support (18) et une partie d'extrémité libre (2b) ; la pièce de support (2) est percée de part en part par un conduit central (10) débouchant dans sa partie de base (2a) d'une part et dans la face d'extrémité de sa partie d'extrémité libre (2b), d'autre part ; ladite partie de base (2a) comprend un filetage extérieur (11) et ladite partie d'extrémité libre (2b) comprend une pluralité de gorges (12) étagées, agencées radialement à partir de sa face circonférentielle, formant des ailettes (13) propres à diffuser de la chaleur par radiation ; et - au moins une plaquette (3) de support d'au moins deux DEL de puissance (4), c'est-à-dire de DEL ayant une puissance généralement supérieure à 1 W, cette plaquette (3) comportant un circuit imprimé d'alimentation des DEL (4) montées sur sa surface ; la plaquette (3) présente au moins une dimension supérieure à la section dudit conduit central (10), de sorte qu'elle peut être mise en place sur l'extrémité libre de la pièce de support (2), et est reliée à des moyens (15 ; 17) d'alimentation des DEL (4) en puissance électrique, propres à s'étendre dans ledit conduit central (10) lorsque la plaquette (3) est mise en place sur l'extrémité libre de la pièce de support (2). 2 ù Dispositif (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens d'alimentation des DEL (4) sont des fils électriques (17) passant à travers ledit conduit central (10). 3 ù Dispositif (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens d'alimentation des DEL (4) sont des broches rigides (15) faisant saillie perpendiculairement à la plaquette (3), propres à être insérées avec frottements dans des trous de connexion (16) que comprend une douille de connexion (15) logée dans le conduit central (10). 4 û Dispositif (1) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un bloc d'alimentation des DEL (4) incluant une unité detransformation, de redressement et de lissage de tension, reliée électriquement auxdits moyens d'alimentation des DEL (4) en puissance électrique. ù Dispositif (1) selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend une pièce d'enveloppement (6), en verre ou autre matériau transparent, décorative ou non, reliée à ladite pièce de support (2). 6 ù Dispositif (1) selon la revendication 5, caractérisé en ce que la pièce d'enveloppement (6) comprend un filetage à sa base et en ce que ladite partie de base (2a) de la pièce de support (2) comprend un filetage extérieur, ces filetages étant propres à coopérer pour réaliser le montage de la pièce d'enveloppement (6) sur la pièce de support (2), avec possibilité d'interchangement de cette pièce d'enveloppement (6). 7 ù Dispositif (1) selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la plaquette (3) formant support de DEL (4) est fixée par collage sur l'extrémité libre de la pièce de support (2). 8 ù Dispositif (1) selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la pièce de support (2) comprend trois ailettes (13). 9 ù Dispositif (1) selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte un réflecteur, périphérique ou non. ù Dispositif (1) selon la revendication 9, caractérisé en ce que le réflecteur est disposé de manière à réfléchir latéralement une partie de la lumière produite par les DEL (4).