Brevet FR2945659A1 — publié le 20101119

-1- L'invention concerne les panneaux d'affichage à diodes électroluminescentes, notamment les panneaux de grandes dimensions s'étendant sur une paroi d'un immeuble. Il est connu de placer sur une paroi d'un immeuble un écran d'affichage d'images vidéo dans lequel l'affichage est effectué au moyen de diodes électroluminescentes ou LED. L'écran peut avoir de très grandes dimensions par exemple pour couvrir une surface de plusieurs centaines de mètres carré. Un tel écran présente de nombreux avantages. Il se trouve intégré dans l'architecture de sorte que c'est l'immeuble qui supporte l'écran, ce dernier tirant partie de l'immeuble pour s'étendre sur une grande hauteur. Les diodes produisent une image au contraste prononcé même de jour et en plein soleil. Les diodes permettent l'affichage d'une succession rapide d'images ou d'un film avec un rendu très satisfaisant. Enfin, on peut disposer les diodes et le circuit électronique qui les porte sur la façade de l'immeuble sans obstruer cette dernière pour les occupants. En effet, les diodes peuvent être disposées sur des supports espacés les uns des autres qui préservent une grande partie de la vue pour les occupants et laissent entrer dans l'immeuble la lumière naturelle souhaitée. La consommation électrique d'un tel écran peut être située entre 200 watts et 400 watts par mètre carré et par heure. Bien qu'il soit raisonnable en comparaison avec d'autres modes d'affichage d'images vidéo en grandes dimensions, ce niveau de consommation demeure élevé de sorte qu'il n'est pas conforme à certaines réglementations et certaines certifications exigées en matière d'architecture, relatives aux économies d'énergie et au respect des ressources durables. Un but de l'invention est donc de proposer un écran qui réponde davantage aux contraintes relatives à la préservation de l'environnement. A cet effet, on prévoit selon l'invention un élément d'affichage, notamment pour un édifice, qui comprend : - un circuit électronique comportant des diodes et apte à commander un affichage d'une partie au moins d'une image vidéo au moyen des diodes ; et - au moins un organe photovoltaïque, l'élément étant agencé pour alimenter le circuit avec de l'énergie produite par l'organe photovoltaïque. Ainsi, l'élément d'affichage produit lui-même une partie au moins de l'énergie qu'il utilise pour l'affichage de l'image. Cette énergie est issue d'une ressource renouvelable. La consommation de l'élément en énergie fournie par le secteur est donc réduite, voire nulle. Tout cela est également vrai pour l'écran qui est formé par de tels éléments. Avantageusement, l'élément comprend un support allongé portant le circuit et l'organe photovoltaïque, l'élément formant de préférence une barrette. 2945659 -2- Ainsi, l'organe photovoltaïque est étroitement intégré à l'élément. Ces organes s'étendent sur la plus grande partie de l'écran en lui-même tout en étant visuellement discrets. L'image peut donc s'étendre sur tout l'écran sans que l'on doive réserver une 5 partie de l'écran aux organes photovoltaïques. Avantageusement, le circuit et l'organe photovoltaïque s'étendent sur des faces différentes du support. De préférence, les faces sont inclinées l'une par rapport à l'autre en formant un angle obtus. 10 Ainsi, on peut configurer ces faces pour qu'elles correspondent chacune le mieux aux fonctionnalités des moyens qu'elles portent. Ainsi, la face portant les diodes sera de préférence verticale afin que la lumière émise par les diodes soit dirigée horizontalement. La face portant l'organe photovoltaïque pourra être orientée vers le haut avec un degré d'inclinaison déterminé afin de mieux recevoir les rayons du soleil. 15 De préférence, l'élément comprend au moins une batterie agencée pour stocker l'énergie produite par l'organe photovoltaïque. Ainsi, on assouplit et on enrichit les possibilités offertes par l'élément et l'écran qu'il constitue. Lorsque l'organe photovoltaïque fournit de l'énergie, celle-ci peut être directement utilisée par le circuit électronique pour produire l'image. Toutefois, on peut 20 prévoir qu'une partie de cette énergie au moins est stockée dans la batterie pour servir ultérieurement à l'affichage de l'image. On peut par exemple prévoir que dans la journée l'écran est éteint et emmagasine de l'énergie dans la batterie, puis est allumé la nuit et fonctionne au moyen de l'énergie fournie par la batterie. Avantageusement, l'élément comprend un organe apte à commander une 25 alimentation de la batterie en énergie à partir de l'organe photovoltaïque et une alimentation du circuit en énergie à partir de la batterie. On prévoit également selon l'invention un module d'affichage qui comprend au moins deux éléments selon l'invention, agencés pour afficher des parties respectives d'une même image, le module comprenant de préférence un organe de pilotage des 30 éléments. On prévoit également selon l'invention un dispositif d'affichage qui comprend plusieurs modules selon l'invention, agencés pour afficher des parties respectives d'une même image, le dispositif comprenant de préférence un système de contrôle et de distribution de l'image sur les modules. 35 On prévoit également selon l'invention un édifice qui comprend au moins un élément selon l'invention, un module selon l'invention ou un dispositif selon l'invention. 2945659 -3- On prévoit en outre selon l'invention un procédé pour afficher une image vidéo au moyen d'un élément d'affichage, dans lequel : - un organe photovoltaïque de l'élément produit de l'énergie ; 5 - on alimente un circuit électronique de l'élément avec l'énergie produite ; et - le circuit commande l'affichage d'une partie au moins de l'image au moyen de diodes du circuit. De préférence, l'organe photovoltaïque charge une batterie de l'élément avec l'énergie produite et la batterie alimente le circuit. 10 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront encore dans la description suivante de plusieurs modes de réalisation donnés à titre d'exemples non limitatifs en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective d'un immeuble dans son environnement et dont la façade comprend un dispositif d'affichage selon l'invention ; 15 - la figure 2 est une vue montrant une partie de cette façade telle qu'observée depuis l'intérieur de l'immeuble de la figure 1 et mettant en évidence l'effet de transparence ; - la figure 3 est une vue en élévation d'un des modules formant la façade de l'immeuble de la figure 1 ; 20 - la figure 4 est une vue en perspective d'une des barrettes du module de la figure 3; - la figure 5 est une vue en perspective d'une des faces de la barrette de la figure 4 ; - la figure 6 est une vue de face de la barrette de la figure 4 ; - la figure 7 est une vue partielle de profil de module de la figure 3 éclairé par les 25 rayons du soleil ; - la figure 8 est un schéma montrant le circuit de commande des modules de la façade de l'immeuble de la figure 1 ; - la figure 9 est une vue en section d'une barrette dans un autre mode de réalisation ; et 30 - la figure 10 est une vue partielle de face d'une barrette dans un autre mode de réalisation. L'immeuble 2 illustré à la figure 1 présente, sur ses côtés respectifs, plusieurs façades qui sont ici au nombre de quatre. L'une d'elles, la façade 4, est une façade selon l'invention dans la mesure où elle comprend un dispositif ou écran d'affichage d'images 35 vidéo. L'écran s'étend verticalement et a une forme générale plate rectangulaire, de même que sa face frontale. 2945659 -4- L'écran 6 comprend plusieurs modules 8 dont l'un est représenté à la figure 3, disposés en lignes et en colonnes pour former un réseau de modules coplanaires formant l'écran. Chaque module 8 présente lui aussi une forme générale plate rectangulaire, de même que sa face frontale. Les modules s'étendent ainsi de haut en bas suivant la 5 hauteur de la façade et d'un côté à l'autre de cette dernière suivant sa largeur. Chacun des modules 8 comprend des éléments d'affichage 14 de forme allongée rectiligne et formant ici des barrettes profilées comme celle illustrée à la figure 4. Les barrettes 14 sont ici disposées horizontalement dans un même plan vertical en étant toutes parallèles les unes aux autres et à distance et en regard les unes des autres. 10 Pour chaque paire de barrettes consécutives dans la succession, l'espace délimité entre elles est donc laissé entièrement libre. Il n'est limité à ses extrémités que par les montants latéraux d'un cadre 42 du module. Chaque barrette présente ici, en section perpendiculaire à sa direction longitudinale, un profil en forme de trapèze rectangle. Les deux côtés parallèles du trapèze forment en 15 l'espèce les faces avant 16 et arrière 17 de la barrette. La face inférieure 19 de la barrette est perpendiculaire aux deux précédentes tandis que sa face supérieure 21 est inclinée par rapport aux directions verticale et horizontale. Elle est donc notamment inclinée par rapport à la face avant 16 en formant avec cette dernière un angle obtus a visible sur la figure 4. Cet angle est par exemple de 135°. 20 Chaque barrette 14 porte un circuit électronique 15 s'étendant sur la face avant 16. Le circuit comprend des diodes 18 ou LED (pour Light Emitting Diode), identiques, qui sont en l'espèce de type SMD (pour Surface Mounting Dot). Les diodes de chaque barrette sont alignées et régulièrement espacées les unes des autres. Dans le présent exemple, l'entraxe e illustré à la figure 5 et désignant la distance entre les axes de deux 25 diodes successives de la barrette est de 5 cm. On choisira de préférence cet espacement de sorte qu'il soit grand par comparaison avec les dimensions propres des diodes. Ainsi, si le diamètre de chaque diode est inférieur à 1 cm, cet entraxe pourra être égal à cinq fois le diamètre des diodes. Le circuit 15 comprend un support 20 formant un circuit imprimé ou substrat auquel les diodes 18 sont fixées. En l'espèce, chaque diode est 30 surmontée d'un organe optique primaire 26 de type lentille qui permet de diriger la lumière émise par la diode vers une ou plusieurs zones privilégiées pour la vision de l'écran. En l'espèce, il s'agit d'envoyer la lumière dans une direction opposée à celle de l'immeuble et aussi de ne pas envoyer la lumière vers le ciel, les observateurs étant au sol ou dans les autres immeubles. Chaque circuit comprend également des composants électroniques 22 35 et 24 connus en eux-mêmes et qui servent à commander l'affichage d'une partie de l'image vidéo par les diodes 18. En effet, les diodes sont les pixels de l'image, forment un 2945659 -5- réseau de ces pixels et constituent chacune un des éléments de l'image à afficher. Comme on le voit notamment sur la figure 7, les barrettes 14 sont disposées de sorte que leurs faces avant 16 soient coplanaires et verticales. Les rayons lumineux émis par les diodes sont donc dirigés vers l'avant. 5 Le circuit électronique 15 comprend de préférence une couche non illustrée d'un matériau transparent tel que du silicone souple. Cette couche de protection s'étend sur le côté du circuit opposé à son support, c'est-à-dire du côté externe par référence à la position du circuit lorsqu'il est en place sur la façade. Cette couche permet de protéger les diodes et le circuit électronique à l'égard des salissures. Elle permet aussi de le protéger à 10 l'égard des intempéries lorsque le circuit s'étend à l'extérieur de l'immeuble. Le module 8 comprend en outre un organe de pilotage 40 relié aux circuits électroniques 15 des barrettes 14 du module. Il s'étend par exemple le long de l'un des montants latéraux du cadre 42. Cet organe comprend par exemple une carte de commande électronique qui permet de commander pour le module pixel 18 par pixel 18 la 15 fraction d'image à afficher. Chaque barrette 14 comprend des organes ou cellules photovoltaïques 28 disposées en l'espèce sur la face supérieure 21. Les cellules ont en l'espèce une forme carrée. Les cellules sont ici disposées en étant alignées en lignes et en colonnes pour former un réseau ou un tableau. Les lignes du tableau sont parallèles à la direction 20 longitudinale de la barrette. On compte par exemple trois cellules alignées suivant la direction perpendiculaire à la direction longitudinale de la barrette et plusieurs dizaines de cellules alignées suivant sa direction longitudinale. Comme illustré à la figure 7, tandis que la face avant des barrettes est orientée vers l'avant pour que la lumière produite par les diodes soit envoyée à l'horizontale, la face 25 supérieure 21 portant les cellules photovoltaïques 28 est orientée vers le haut de façon à convenablement recevoir les rayons du soleil 31. On optimise ainsi l'exposition au soleil des cellules photovoltaïques ainsi qu'à la lumière en général. Chaque barrette comprend en outre une ou plusieurs batteries 29 s'étendant à l'intérieur de la barrette. Les cellules 28 sont connectées entre elles et reliées aux 30 batteries de manière à pouvoir charger ces dernières en courant électrique lorsque les cellules sont éclairées par les rayons du soleil 31 comme illustré à la figure 7. On pourra prévoir que des groupes prédéterminés des cellules 28 sont associés à certaines prédéterminées des batteries 29. La barrette comprend également des moyens 31 de gestion de l'alimentation en 35 courant du circuit 15. En référence à la figure 5, ces moyens 31 sont reliés en aval aux bornes d'alimentation en énergie du circuit 15. En amont, ils sont connectables en 2945659 -6- parallèle d'une part aux batteries 29 elles-mêmes connectées aux cellules photovoltaïques 28, et d'autre part au réseau 33 d'alimentation en courant électrique. Les moyens 31, qui pourront comprendre des composants électriques ou électroniques ou encore un microprocesseur de commande, sont aptes à commander l'alimentation en 5 énergie du circuit 15 ou bien par les batteries 29 ou bien par le secteur 33 en fonction des circonstances. Ainsi, on pourra prévoir que, le jour, le circuit 15 est alimenté en énergie à partir du secteur tandis que les cellules 28 chargent les batteries 29. Par ailleurs, la nuit, l'écran 6 est éclairé à partir de l'énergie fournie par les batteries 29 qui sont ainsi en mode de 10 décharge. Alternativement, on pourra prévoir que le circuit 15 est alimenté en énergie par défaut à partir des batteries 29 et que, seulement si le niveau de charge de ces dernières descend au-dessous d'un seuil prédéterminé, les moyens 31 commandent l'alimentation du circuit au moyen du secteur et non plus au moyen des batteries. On a illustré à la figure 8 le schéma de commande de l'écran. On prévoit en amont 15 un dispositif 35 tel qu'un ordinateur apte à produire un signal vidéo. Plutôt qu'un ordinateur 35, on pourra utiliser pour l'envoi du signal un lecteur vidéo. Ce signal est transmis à un dispositif de commande général 37 qui commande lui-même en aval un système 39 de contrôle et de distribution du signal vidéo. Ce système a pour mission de répartir les différentes parties du signal entre les différents modules 8. Il est relié à cette 20 fin aux organes 40 des modules 8 respectifs. Le système 39 sera par exemple un système de type "CitySmart Controller". Les modules 8 affichent simultanément les parties respectives de l'image. Dans chaque module 8, les barrettes 14 affichent simultanément les portions respectives de la partie correspondante de l'image. Le signal vidéo peut avoir un format analogique ou numérique. Les images affichées 25 au moyen de l'écran pourront être fixes ou animées. Elles pourront comprendre des photos, des films, des dessins, des textes, etc. L'écran peut présenter des images en couleurs. Les diodes en effet peuvent chacune prendre plusieurs couleurs au choix. L'écartement entre les diodes consécutives permet de définir la résolution de l'écran d'affichage ainsi que le niveau de transparence souhaité pour l'observation de l'extérieur 30 par les occupants de l'immeuble. Comme on le voit notamment à la figure 2, l'espacement vertical entre les barrettes 14 est suffisamment grand pour permettre aux occupants de l'immeuble de voir facilement à l'extérieur de celui-ci et pour permettre à la lumière du jour ou du soleil d'entrer à l'intérieur de l'immeuble. On voit donc que l'écran selon l'invention intègre des moyens de production et de 35 stockage de l'énergie solaire qui lui permettent de disposer de tout ou partie de l'énergie qui est nécessaire à son fonctionnement. L'écran pourra utiliser l'énergie fournie par le 2945659 -7- réseau lorsque la charge des batteries est insuffisante en raison de l'absence de lumière ou lorsque la lumière fournie durant la journée a été insuffisante pour permettre le fonctionnement de l'écran durant la nuit. L'invention fournit ainsi un écran autoalimenté. Cet écran, qui tire tout ou partie de son énergie de l'énergie solaire qui est renouvelable, 5 peut facilement être réalisé pour être conforme aux réglementations en vigueur en matière d'architecture et être certifié à cet égard. L'écran pourra s'étendre à l'extérieur de l'immeuble, devant une face externe de ce dernier. Alternativement, on pourra disposer l'écran derrière au moins une vitre 27, comme sur la figure 7, afin de protéger l'écran des intempéries. On peut aussi envisager 10 de disposer l'écran entre deux vitres 27 ou encore chaque module 8 entre deux vitres. Dans un mode de réalisation, on pourra prévoir de doter chaque module 8 d'un double vitrage comprenant deux vitres entre lesquelles s'étendent les barrettes avec le circuit électronique. Les modules 8 pourront ainsi être disposés devant les fenêtres de l'immeuble, c'est-à-dire à l'extérieur de ces dernières, ou au contraire derrière ses 15 fenêtres, c'est-à-dire à l'intérieur de l'immeuble, ou encore constituer en eux-mêmes les fenêtres lorsqu'ils sont munis d'une ou plusieurs vitres comme précité. Un tel écran pourra être disposé à d'autres endroits que sur un immeuble. Il pourra notamment être érigé de façon autonome, en l'absence d'immeuble à proximité immédiate. Un tel écran peut également être suspendu à partir d'une structure porteuse. 20 La maintenance de l'écran est facile dans la mesure où chaque module peut être démonté indépendamment des autres, par exemple pour être réparé ou remplacé. Dans un autre mode de réalisation illustré à la figure 9 qui présente une barrette 14 en section dans un plan transversal à sa direction longitudinale, cette dernière a une forme plate. Elle porte sur sa face avant 16 les diodes 18 et sur sa face arrière 17 les 25 cellules photovoltaïques 28. Chacune des barrettes est montée rotative autour d'un axe horizontal parallèle à sa direction longitudinale. Chaque module comprend des moyens pour faire tourner les barrettes. Chaque barrette peut ainsi présenter une première position, illustrée à la figure 9, dans laquelle sa face avant 16 s'étend verticalement et est dirigée vers l'extérieur de l'immeuble de sorte que l'image est affichée au moyen des 30 diodes 18. Chaque barrette peut également avoir une deuxième position dans laquelle la face arrière 17 est orientée vers l'avant ou vers le haut pour capter les rayons du soleil. La face avant 16 est alors dirigée vers le bas ou l'arrière. L'écran peut donc prendre une première configuration dans laquelle il affiche l'image vidéo et une deuxième configuration dans laquelle il charge les batteries 29. 35 Dans un autre mode de réalisation illustré à la figure 10, chaque barrette 14 présente sur sa face avant 16 les cellules photovoltaïques 28 ainsi que les diodes 18 qui 2945659 -8- s'étendent par exemple entre les cellules. Les cellules et les diodes sont donc disposées sur la même face. L'écran peut se charger en énergie ou s'autoalimenter en même temps qu'il affiche une image au moyen des diodes. Bien entendu, on pourra apporter à l'invention de nombreuses modifications sans 5 sortir du cadre de celle-ci. On pourra prévoir que l'écran recouvre la totalité de la façade ou, au contraire, une partie seulement de cette dernière. REVENDICATIONS1. Elément d'affichage (14), notamment pour un édifice (2), caractérisé en ce qu'il comprend : - un circuit électronique (15) comportant des diodes (18) et apte à commander un affichage d'une partie au moins d'une image vidéo au moyen des diodes ; et - au moins un organe photovoltaïque (28), l'élément étant agencé pour alimenter le circuit avec de l'énergie produite par l'organe photovoltaïque. 2. Elément selon la revendication précédente, qui comprend un support allongé (14) portant le circuit (15) et l'organe photovoltaïque (28), l'élément formant de préférence une barrette. 3. Elément selon au moins l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le circuit (15) et l'organe photovoltaïque (28) s'étendent sur des faces différentes (16, 21; 16, 17) du support (14), les faces étant de préférence inclinées l'une par rapport à l'autre en formant un angle obtus (a). 4. Elément selon au moins l'une quelconque des revendications précédentes, qui comprend au moins une batterie (29) agencée pour stocker l'énergie produite par l'organe photovoltaïque (28). 5. Elément selon la revendication précédente, qui comprend un organe (31) apte à commander une alimentation de la batterie (29) en énergie à partir de l'organe photovoltaïque (28) et une alimentation du circuit (15) en énergie à partir de la batterie. 6. Module d'affichage (8) caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux éléments (14) selon au moins l'une quelconque des revendications précédentes, agencés pour afficher des parties respectives d'une même image, le module comprenant de préférence un organe (40) de pilotage des éléments (14). 7. Dispositif d'affichage (6), caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs modules (8) selon la revendication précédente, agencés pour afficher des parties respectives d'une même image, le dispositif comprenant de préférence un système (39) de contrôle et de distribution de l'image sur les modules (8). 8. Edifice (2) caractérisé en ce qu'il comprend au moins un élément (14) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, un module (8) selon la revendication 6 ou un dispositif (6) selon la revendication précédente. 9. Procédé pour afficher une image vidéo au moyen d'un élément d'affichage (14) caractérisé en ce que : - un organe photovoltaïque (28) de l'élément produit de l'énergie ; 2945659 -10- - on alimente un circuit électronique (15) de l'élément avec l'énergie produite ; et - le circuit commande l'affichage d'une partie au moins de l'image au moyen de diodes (18) du circuit. 10. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel l'organe photovoltaïque 5 (28) charge une batterie (29) de l'élément avec l'énergie produite et la batterie alimente le circuit (15).