Brevet FR2936592A1 — publié le 20100402

Dispositif éclairant amélioré La présente invention concerne les dispositifs éclairants du type comportant : un panneau comprenant une nappe comportant une pluralité de fibres optiques, chaque fibre optique ayant subi, sur au moins une partie de sa surface extérieure, un traitement lui permettant de diffuser une fraction de la lumière qu'elle guide ; un cadre de support du panneau comportant au moins un montant renfermant au moins une source de lumière et des moyens de couplage optique permettant d'injecter une fraction de la lumière générée par la source dans des sections d'extrémité des fibres optiques de la nappe. Le document WO 2008/035010 divulgue un dispositif éclairant du type précité. La nappe est placée contre un cadre de support rigide comportant des orifices. Chaque orifice permet le passage des extrémités libres, réunies en un faisceau, d'un groupe de fibres optiques. Les sections d'extrémité des fibres optiques du faisceau sont maintenues en regard d'une source de lumière ponctuelle. D'un point de vue industriel, lors de la fabrication d'un tel dispositif éclairant, l'étape consistant à regrouper les extrémités libres des fibres optiques pour former un faisceau est une étape complexe et difficilement maîtrisable. D'autant qu'il faut placer correctement chaque section d'extrémité de fibre par rapport à la source de lumière de manière à garantir l'injection de lumière dans la fibre. Par ailleurs, un tel faisceau de fibres optiques est fragile. La moindre tension sur la nappe peut conduire au désengagement de l'extrémité libre d'une ou de plusieurs fibres du faisceau. Ces fibres ne participent alors plus à l'éclairage. Enfin, les extrémités libres des fibres optiques ne peuvent être que faiblement courbées pour garantir le guidage de la lumière vers les parties de la fibre qui sont aptes à diffuser la lumière. Le regroupement en faisceau nécessite donc de disposer d'une longueur de fibre optique relativement importante au-delà du bord du panneau constituant la zone active du dispositif éclairant. De ce fait, les dimensions du dispositif éclairant sont supérieures aux dimensions du panneau. Cela nuit au design d'un tel dispositif éclairant. L'invention a donc pour but de pallier aux problèmes précités. Pour cela, l'invention a pour objet un dispositif éclairant du type précité, dont le montant, renfermant au moins une source de lumière et des moyens de couplage optique, est un profilé apte à maintenir les sections d'extrémité des fibres optiques de sorte que les centres des sections d'extrémité soient disposés le long d'une ligne qui s'étend le long dudit montant, et dont les moyens de couplage optique comportent une lentille disposée entre la source et les sections d'extrémité des fibres, des premier et second dioptres de la lentille étant conformés pour focaliser la lumière produite par la source sur la ligne. Suivant des modes particuliers de l'invention, le dispositif éclairant comporte une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles : - le montant est un profilé rectiligne, et la ligne A est une droite parallèle à une génératrice du montant ; - le montant est un profilé curviligne, et la ligne qui s'étend le long du montant est une courbe ; - le dispositif comporte une pluralité de sources disposées le long du montant et espacées les unes des autres d'un pas constant ; - les sources sont des diodes électroluminescentes ; - les diodes électroluminescentes sont montées sur une carte de circuit imprimé fixée à l'intérieur dudit montant ; - la source est continue et possède une géométrie qui suit la ligne A ; - les sections d'extrémité des fibres optiques ont une distribution linéique uniforme le long de la ligne A ; - le panneau comporte une plaque arrière sur laquelle est collée une surface arrière de la nappe ; - le panneau comporte une plaque avant transparente sur laquelle est collée une surface avant de la nappe ; - le montant est un profilé possédant une section en � U �, et présentant un fond, une aile arrière et une aile avant ; - le dispositif comporte des moyens de maintien du panneau dans une position prédéterminée par rapport au montant de manière à connecter optiquement la nappe à la source et à la lentille ; - les moyens de maintien comportent une face portée par au moins une aile du montant et contre laquelle un chant du panneau est mis en butée ; - les moyens de maintien comportent au moins une cale de serrage disposée entre le bord du panneau et une aile du montant ; - le montant comporte une fente située au voisinage de ladite ligne A de focalisation de la lumière ; - le montant comporte des ailettes de refroidissement. L'invention et ses avantages seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est une représentation schématique, vue en perspective, d'un mode de réalisation particulier d'un dispositif éclairant ; - la figure 2 est une coupe partielle du dispositif éclairant de la figure 1, selon la plan 11-11 de la figure 1; et, - la figure 3 est une coupe partielle du dispositif éclairant de la figure 1, selon le plan III-III de la figure 2 qui correspond à un plan principal du dispositif. Le dispositif éclairant 1, représenté sur la figure 1, est sensiblement rectangulaire, de largeur L et de hauteur H. Il a une épaisseur relativement faible. Il est par exemple destiné à être disposé verticalement pour décorer la cloison intérieure d'une voiture d'un chemin de fer. Le dispositif éclairant 1 comporte un panneau 4 et un cadre 6. Le panneau 4 comporte une nappe 8 intégrant des fibres optiques aptes à diffuser de la lumière. Le cadre 6 comporte quatre montants 10, 11, 12 et 13. Au moins l'un des montants, ici le montant gauche 10, renferme au moins une source de lumière et des moyens de couplage permettant d'injecter une fraction de la lumière générée par la source dans les fibres optiques de la nappe 8. La nappe 8 est réalisée par tissage de fibres optiques 18 en tant que fils de trame et de fibres 17 de nature différente, naturelle ou synthétique, en tant que fils de chaîne. Les fibres optiques 18 sont par exemple des fibres PPMA de 0,5 mm de diamètre. La surface d'une fibre 18 est traitée, localement ou intégralement, pour diffuser vers l'extérieur une fraction de la lumière guidée à l'intérieur de la fibre 18. Dans le mode de réalisation décrit ici en détail, le panneau 4, sensiblement rectangulaire, comporte dans son épaisseur une plaque de verre arrière 20 et une plaque de verre avant 26 transparente. Une surface arrière de la nappe 8 est collée sur la plaque arrière 20 par l'intermédiaire d'une couche de résine arrière 22. Une surface avant de la nappe 8 est collée sur la plaque avant 26 par l'intermédiaire d'une couche de résine avant 24. Ainsi, la nappe 8 est prise en sandwich entre les plaques arrière 20 et avant 26, de sorte que le panneau 4 est un panneau stratifié rigide et plan. Les plaques de verre avant 26 et arrière 20 possède des épaisseurs différentes. La nappe 8 n'est pas disposée au milieu du panneau 4, selon l'épaisseur de celui-ci, mais dans un plan dit principal P du dispositif éclairant 1. On notera que le plan de coupe de la figure 3 correspond à ce plan principal P. Lors de la fabrication du panneau 4, une fois que la nappe 8 a été collée, à plat, entre les plaques de verre arrière 20 et avant 26, les extrémités libres des fibres optiques 18 sont coupées net, à ras, dans le plan C des chants des plaques arrière 20 et avant 26. Eventuellement, le chant 30 du panneau 4 est, en outre, poli. De ce fait, les sections d'extrémité 19 des fibres optiques 18 sont situées dans le plan C, et leurs centres sont alignés le long d'une ligne A correspondant à l'intersection du plan C et du plan principal P. Avantageusement, les sections d'extrémité 19 des fibres 18 ont une distribution linéique uniforme le long de la ligne A. Les sections d'extrémité 19 sont espacées les unes des autres d'une distance prédéterminée d en rapport avec la densité de fibres optiques 18 de la nappe 8 et le diamètre des fibres optiques 18 utilisées. Le panneau 4 est disposé à l'intérieur du cadre 6 de manière à ce que les fibres optiques 18 soient placées dans la largeur L du dispositif éclairant 1. Le cadre 6 est rectangulaire et est constitué de deux montants verticaux, respectivement gauche 10 et droit 12, et deux montants horizontaux, respectivement inférieure 11 et supérieure 13. Ces montants 10 à 13 sont métalliques et de préférence en aluminium. Le montant vertical gauche 10 du cadre 6 renferme des sources de lumière 38 et des moyens de couplage optique permettant d'injecter la lumière produite par ces sources dans les fibres optiques 18, au niveau de leurs sections d'extrémité 19. Pour ce faire, le panneau 4 doit être maintenu dans une position prédéterminée par rapport au montant 10. Le montant gauche 10 est un profilé rectiligne, présentant une section en � U �. Il comporte un fond 33, une aile avant 34, et une aile arrière 36. Le bord gauche 31 du panneau 4 est maintenu entre les ailes avant 34 et arrière 36 du montant 10, à l'écart du fond 33 de celui-ci. Dans le mode de réalisation décrit, les sources de lumière 38 sont des diodes électroluminescentes, ou LEDs. Chaque LED 38 est de préférence du type CMS, acronyme de � Composant Monté en Surface �, et peut être précollimatée. Les LEDs sont montées sur une carte de circuit imprimé 39, de manière à former une rangée. Elles sont distantes les unes des autre d'un pas 2 constant. La carte de circuit imprimé 39 est fixée sur le fond 33 du montant 10. Les moyens de fixation de la carte de circuit imprimé 39 sont avantageusement des languettes élastiques 40 prévues sur le fond 33 permettant le montage et le démontage du circuit imprimé 39 par simple déformation des languettes 40. De ce fait, en cas de disfonctionnement d'une ou de plusieurs LED(s), la maintenance du dispositif éclairant 1 est simplifiée, car la carte de circuit imprimé 39 peut être intégralement remplacée d'une manière simple. Une fois montées à l'intérieur du montant 10, les LEDs 38 sont disposées dans la longueur de celui-ci. Il est souhaitable que le cadre 6 ait une fonction de dissipation d'énergie calorifique compte tenu du grand nombre des LEDs, bien que ces LEDs soient choisies parmi celles qui produisent le moins de chaleur possible. Pour cela le cadre 6 et notamment le montant 10 est constitué d'un matériau bon conducteur de la chaleur, tel que l'aluminium. En outre, le montant 10 porte des ailettes de refroidissement 41 disposées sur la face extérieure du fond 33. Le dispositif éclairant 1 possède ainsi une capacité accrue de dissipation de la chaleur, ce qui augmente la durée de vie des sources élémentaires de lumière 38. Le moyen de couplage optique entre les sources élémentaires de lumière 38 et les fibres optiques 18 est une lentille 43. Dans le mode de réalisation décrit dans lequel le montant 10 est un profilé rectiligne, la lentille 43 est linéaire. La lentille 43 assure le mélange et la focalisation de la lumière produite par les LEDs 38 sur une ligne qui, lorsque le panneau 4 est positionné par rapport au montant 10, coïncide avec la ligne A le long de laquelle les sections d'extrémité 19 des fibres optiques 18 de la nappe 8 sont disposées. Plus précisément, la lentille linéaire 43 est un profilé ayant un premier dioptre 42 en regard des LEDs 38 et un second dioptre 44 en regard des sections d'extrémité 19 des fibres optiques 18. Les premier et second dioptres 42 et 44 ont des géométries adaptées pour focaliser la lumière des LEDs 38 sur la ligne A de manière à avoir une répartition sensiblement homogène de l'intensité du flux lumineux le long de cette ligne A. La géométrie des premier et second dioptres 42 et 44 dépend, entre autres, du pas p séparant les LEDs, de la distance entre une LED et le premier dioptre 42, la distance entre le second dioptre 44 et la ligne A, et l'indice de réfraction du milieu constitutif de la lentille 43. De plus, la géométrie de la lentille 43 peut être choisie de manière à ce que le flux lumineux en un point de la ligne A soit un mélange prédéterminé des flux produits par plusieurs LEDs voisines. Ceci est particulièrement appréciable, car il est difficile de produire une lumière blanche à partir d'une unique LED et il est donc préférable de mélanger la lumière de plusieurs LEDs voisines ayant des couleurs différentes. La lentille linéaire 43 est réalisée par extrusion d'une matière plastique présentant un indice de réfraction adapté. La matière plastique dont est formée la lentille 43 est rigide. La lentille 43 est montée entre les ailes avant 34 et arrière 36 du montant 10. Elle est maintenue par contrainte entre les LEDs et des ergots avant 46 et arrière 47 portés respectivement par les ailes avant 34 et arrière 36 du montant 10. Le dispositif éclairant 1 comporte des moyens de maintien du panneau 4 dans une position prédéterminée par rapport au montant 10 pour connecter optiquement, d'une part, les sources élémentaires de lumière 38 et le moyen de couplage optique 43, et, d'autre part, les fibres optiques 18 de la nappe 8. Plus précisément, environ aux deux tiers de sa largeur, l'aile avant 34, respectivement l'aile arrière 36 du montant 32, est munie d'une nervure avant 51, respectivement une nervure arrière 50, faisant saillie vers l'intérieur du montant 10. Chaque nervure 50, 51, est de section triangulaire : elle présente une base, la reliant à l'aile 34, 36, une première face 54, 55, orientée vers le fond 33 et incliné à 45° par rapport à l'aile 34, 36, et une seconde face 52, 53, faisant un angle droit avec l'aile 34, 36. Les première et seconde faces 54 et 52, respectivement 55 et 53, se rejoignant selon une arête 56, 57, s'étendant dans la longueur du montant 10. Les deux arêtes 56 et 57 sont situées en vis-à-vis l'une de l'autre et sont espacées d'un intervalle e. Elles délimitent ainsi entre elles une fente 60. La fente 60 s'étend dans la longueur du montant 10, sur toute la longueur de celui-ci, au voisinage de la ligne A de focalisation de la lentille 43. La fente 60 et les nervures avant 50 et arrière 51 constituent un diaphragme occultant la lumière parasite produite par les LEDs 38 et qui pourrait se propager dans les plaques de verre du panneau 4 plutôt que dans la nappe 8. Cela produirait un halo lumineux au niveau de la jonction entre le cadre 6 et le panneau 4 qui dégraderait l'aspect du dispositif éclairant 1. Le montant vertical gauche 10 comporte un logement 62 délimité par les secondes faces 52 et 53 des nervures 50 et 51, et les ailes avant 34 et arrière 36. Le bord 31 du panneau 4 est placé dans le logement 62 entre deux cales, respectivement avant 64 et arrière 66, réalisées en un matériau élastique. Le panneau 4 est placé de sorte que son chant 30 soit mis en appui contre les secondes faces 52 et 53 des nervures 50 et 51. L'aile avant 34 comporte des trous taraudés 68 dans lesquelles sont vissées des vis de maintien 69 pour mettre en pression les cales 64 et 65 et serrer le panneau 4 en position. Le serrage des vis 69 permet de faire coïncider la ligne de focalisation de la lumière de la lentille 43 avec la ligne A le long de laquelle sont positionnées les sections d'extrémité 19 des fibres optiques 18. Dans une variante de réalisation, le panneau éclairant comporte une nappe de fibres optiques noyées dans une résine, par exemple thermodurcissable, du type gel � coat �, pour rigidifier la nappe après durcissement. Dans une autre variante, le panneau comporte une plaque métallique rigide sur laquelle la surface arrière de la nappe est collée. Dans une variante de réalisation indépendante des précédentes, la nappe est exclusivement réalisée à partir de fibres optiques, les fils de trame et les fils de chaîne étant des fibres optiques. Dans ce cas, le montant inférieur 11 du cadre 6 du dispositif éclairant est similaire au montant 10 décrit ci-dessus et renferme des sources élémentaires de lumière et une lentille de focalisation. Dans encore une autre variante de réalisation, indépendante des précédentes, la source de lumière est continue et constituée d'un ou de plusieurs tubes lumineux, disposés les uns à la suite des autres, le long d'une génératrice du montant du cadre. Ces tubes peuvent être des tubes du typé néon, des fibres optiques traitées pour diffuser la lumière, etc. Dans le mode de réalisation présenté ci-dessus en détail, la ligne A est une ligne droite s'étendant selon la longueur du montant rectiligne du cadre. Dans d'autres modes de réalisation, la ligne A est courbe. Elle est par exemple circulaire dans le plan C du chant du panneau éclairant. Le panneau n'est alors plus plan, mais cylindrique. Le montant du cadre est alors de forme annulaire, tout en conservant une section équivalente à celle illustrée sur la figure 2. La lentille est conformée en anneau pour focaliser la lumière des sources sur la ligne A circulaire où se situent les sections d'extrémité des fibres optiques de la nappe du panneau éclairant. La matière plastique dont est constituée la lentille est par exemple souple de manière à adapter la forme de la lentille à la forme du montant. Alors que dans le mode de réalisation décrit, la lumière est injectée par une unique section d'extrémité de la fibre optique, en variante, de la lumière est injectée dans la fibre optique par chacune de ses deux sections d'extrémité. Dans ce cas, les montants du cadre placés en regard l'un de l'autre, tels que les montants droit et gauche du cadre de la figure 1, sont du type renfermant au moins une source de lumière et des moyens de couplage optique. Puisque le dispositif éclairant décrit ne comporte pas de regroupement de fibres optiques en faisceau, l'homme du métier comprendra que sa fabrication est facilitée et que son coût de fabrication est réduit. De plus, le cadre présente des dimensions réduites. Le montant renfermant les sources de lumière et la lentille linéaire possède une épaisseur inférieure à 30 mm, de préférence égale à 15 mm, et une largeur inférieure à 20 mm, de préférence égale à 10 mm. Le cadre du dispositif éclairant est donc compact. Le dispositif éclairant décrit a l'avantage d'optimiser le rendement lumineux en augmentant la fraction de la lumière injectée dans les fibres par rapport à la lumière produite par les sources élémentaires. Il permet également d'homogénéiser le flux de lumière incident sur la ligne A, pour une plus grande uniformité de l'éclairage de la nappe. Dans le cadre d'une application en tant que dispositif d'éclairage d'une voiture d'un chemin de fer, le dispositif éclairant respecte les normes de sécurité en vigueur : il résiste au feu, ne dégage pas de fumée, est d'un entretien facile et permet d'effacer facilement les traces de vandalisme, telles que les graffitis. En particulier, il résiste au feu et ne dégage pas de fumée grâce à des optiques en polycarbonate et un panneau réalisé en verre feuilleté, à partir d'une nappe tissée composé de fibres optiques et de fils textiles spéciaux, assemblés par une colle adéquate sur une tôle aluminium, ou selon une structure comportant, du côté endroit, une résine � non-feu � et un Gel Coat et, du côté envers, un mat de verre chargé de particules � non-feu �. En particulier encore, il est d'un entretien facile grâce à l'état de surface lisse et non poreux du panneau éclairant. Au lieu de décorer la cloison intérieure d'une voiture de chemin de fer, le dispositif éclairant peut également être solidaire, ou bien faire partie intégrante, de n'importe quel type de cloison rigide, plane ou courbe, et utilisé à des fins de décor, d'éclairage réparti, ou encore de rétro-éclairage d'une affiche ou d'autres supports disposés sur la surface extérieure du panneau. REVENDICATIONS1.- Dispositif éclairant (1) du type comportant : - un panneau (4) comprenant une nappe (8) comportant une pluralité de fibres optiques (18), chaque fibre optique ayant subi, sur au moins une partie de sa surface extérieure, un traitement lui permettant de diffuser une fraction de la lumière qu'elle guide ; et, - un cadre de support (6) du panneau, comportant au moins un montant (10) renfermant au moins une source de lumière (38) et des moyens de couplage optique permettant d'injecter une fraction de la lumière générée par la source dans des sections d'extrémité des fibres optiques de la nappe, caractérisé en ce que le montant (10) renfermant au moins une source de lumière (38) et des moyens de couplage optique est un profilé apte à maintenir les sections d'extrémité (19) des fibres optiques (18) de sorte que les centres des sections d'extrémité soient disposés le long d'une ligne (A) qui s'étend le long dudit montant, et en ce que les moyens de couplage optique comportent une lentille (43) disposée entre ladite au moins une source et les sections d'extrémité des fibres, des premier et second dioptres (42, 44) de la lentille étant conformés pour focaliser la lumière produite par la source sur la ligne (A). 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le montant (10) est un profilé rectiligne, et en ce que la ligne (A) est une droite parallèle à une génératrice du montant. 3.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le montant est un profilé curviligne, et en ce que la ligne qui s'étend le long du montant est une courbe. 4.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte une pluralité de sources (38) disposées le long du montant (10) et espacées les unes des autres d'un pas (p) constant. 5.- Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdites sources (38) sont des diodes électroluminescentes. 6.- Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les diodes électroluminescentes sont montées sur une carte de circuit imprimé (39) fixée à l'intérieur dudit montant (10). 7.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite source est continue et possède une géométrie qui suit ladite ligne (A). 8.- Dispositif l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les sections d'extrémité (19) des fibres optiques (18) ont une distribution linéique uniforme le long de ladite ligne (A). 9.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le panneau (4) comporte une plaque arrière (20) sur laquelle est collée une surface arrière de la nappe (8). 10.- Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que le panneau (4) comporte une plaque avant (26) transparente sur laquelle est collée une surface avant de la nappe (8). 11.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit montant (10) est un profilé possédant une section en � U �, et présentant un fond (33), une aile arrière (36) et une aile avant (34). 12.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif (1) comporte des moyens de maintien du panneau (4) dans une position prédéterminée par rapport audit montant (10) de manière à connecter optiquement la nappe (8) à la source (38) et à la lentille (43). 13.- Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que lesdits moyens de maintien comportent une face (50, 51) portée par au moins une aile (34, 36) du montant (10) et contre laquelle un chant (30) du panneau (4) est mis en butée. 14.- Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que les moyens de maintien comportent au moins une cale de serrage (64, 66) disposée entre le bord (31) du panneau (4) et une aile (34, 36) du montant (10). 15.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le montant (10) comporte une fente (60) située au voisinage de ladite ligne (A) de focalisation de la lumière. 16.- Dispositif selon l'une quelconque des revendication précédentes, caractérisé en ce que le montant (10) comporte des ailettes (41) de refroidissement.