Brevet FR2954458A1 — publié le 20110624

Domaine de l'invention La présente invention concerne une lampe de type hublot comprenant une base portant une vasque diffusant la lumière émise par une source lumineuse fixée à la base. Etat de la technique On connaît de multiples formes de hublots. Les hublots d'éclairage se présentent généralement sous la forme d'un dôme aplati dont la partie éclairante constituée par la vasque opale, recouvre la presque totalité de la surface émissive apparente du luminaire. A l'intérieur une ampoule (source lumineuse) est ménagée entre le socle et la vasque amovible que l'on doit retirer pour changer la lampe. Cet ensemble forme une carapace de protection vis à vis de l'extérieur (chocs électriques, humidité, poussières). Un tel produit diffuse une lumière douce et uniforme de faible intensité. 15 But de l'invention La présente invention a pour but de développer une lampe de type hublot assurant un éclairage efficace d'une surface ou d'un secteur si-tué en avant du hublot tout en diffusant la lumière à la manière traditionnelle d'un hublot. 20 L'invention a notamment pour but de rendre le hublot plus performant créant une répartition photométrique plus intensive dans un certain axe notamment l'axe habituel du hublot pour permettre une application nouvelle de ce type de hublot pour des plafonds de couloir, de salle d'eau et autres lieux nécessitant un niveau d'éclairement au moins localement plus 25 élevé que celui assuré par un hublot traditionnel. Exposé et avantages de l'invention A cet effet l'invention concerne une lampe de type hublot du type défini ci-dessus caractérisé en ce que - la source lumineuse est une diode LED combinée à un système optique de 30 collimation pour concentrer une partie importante du flux lumineux émis par la source lumineuse dans un cône d'émission dans la direction d'un axe d'émission, - la vasque traversée par la lumière émise par la source lumineuse est * transparente sur la partie de sa surface constituant la zone transpa- 35 rente entourant l'axe d'émission, et correspondant sensiblement à son intersection avec le cône d'émission, * opalescente dans la partie de sa surface non occupée par la surface transparente constituant la zone translucide. 2 Cette lampe de type hublot permet d'utiliser avantageusement l'efficacité d'une source lumineuse constituée par une diode LED intégrée dans une structure de type hublot pour assurer non seulement la fonction de hublot, c'est-à-dire la diffusion de lumière dans un angle solide très grand mais également un éclairage local, suffisant selon les conditions requises d'éclairage et en tous les cas nettement supérieur à l'éclairage diffusant qu'un hublot traditionnel pourrait réaliser sur cette surface. De manière générale, un hublot au sens de la présente invention est une lampe émettant à la fois une lumière forte dans un certain cône ou selon un certain faisceau et une lumière diffuse en général autour de ce faisceau de lumière forte, à travers une surface ayant une ou des zones transparentes et des zones translucides. Le hublot est formé d'une base et d'une vasque. Cette vasque est en général bombée mais elle ne l'est pas nécessairement. Le support peut être constitué par une boîte plus ou moins plate couverte par une fenêtre plane ou aplatie constituant la vasque. Le hublot selon l'invention offre non seulement l'avantage du rendement photométrique de la diode LED et de sa faible consommation d'énergie à éclairement égal mais permet une forme de réalisation particulièrement plate et combinant néanmoins les caractéristiques d'un hublot diffu- sant la lumière et celle d'une lampe dirigeant un flux lumineux suivant un cône d'éclairement ou cône d'émission sans être limité à la surface éclairée par le cône d'émission. Selon l'invention, le système optique de collimation est un système de lentille(s) de collimation et/ou un système à réflecteur(s) de collima- tion. Il peut également s'agir d'un système mixte combinant ces deux moyens ou d'un système utilisant seulement l'un ou l'autre de ces deux moyens. Quel que soit le système optique de collimation utilisé, celui-ci n'intercepte qu'une partie du flux lumineux émis par la diode pour laisser une partie du flux lumineux arriver directement sur la vasque sur la zone translucide pour émettre une lumière diffuse. Suivant une autre caractéristique avantageuse la lentille est portée par des pattes filaires. Dans ces conditions le flux lumineux émis par la diode LED, naturellement dans l'angle solide occupé par les pattes filaires sera occulté d'une manière extrêmement réduite de sorte que le hublot continue d'assurer un éclairage diffus par la partie de sa vasque non concernée par le passage du flux lumineux du cône généré par la lentille de collimation. 3 Suivant une autre caractéristique avantageuse, la source lumineuse comprend - un support dissipateur portant une diode LED émettant dans le demi-espace devant le support, - une lentille de collimation portée à distance devant la diode LED pour concentrer le flux lumineux de la diode LED dans le cône d'émission. Suivant une autre caractéristique avantageuse, la lentille est portée par des pattes fixées au support dissipateur. La lentille étant portée par des pattes elles-mêmes fixées au support dissipateur, on peut ainsi réaliser un module comprenant un support, une diode LED ainsi que la lentille de collimation reliée au support, pour équiper tout type de hublot en particulier un hublot avec une vasque bombée dont la zone transparente est adaptée en fonction du cône d'émission de la source lumineuse. La faible épaisseur de l'ensemble consti- tué par la diode LED et la lentille de collimation qui lui est associée, permet de réduire l'épaisseur du hublot ce qui facilite son installation sur une sur-face telle qu'un mur ou un plafond ou son intégration dans la surface sans réduire ses caractéristiques fonctionnelles c'est-à-dire la directivité ou les possibilités du choix de la direction du cône d'émission et aussi la forme de la surface diffusante assurant l'éclairage d'ambiance autour du cône d'émission fortement éclairé. Selon une autre caractéristique avantageuse, le système à réflecteur de collimation comprend un réflecteur installé derrière et autour de la diode LED pour concentrer une partie du flux lumineux émis par la diode en laissant une partie de son flux arriver sur la zone translucide. Le système à réflecteur permet de réduire encore plus les dimensions de la source lumineuse et du moyen de réflexion de collimation, ce qui permet de réduire d'autant l'épaisseur du hublot et d'augmenter ainsi les possibilités d'applications d'un tel hublot pour n'être pratiquement pas en relief de la surface (mur/ plafond) qui reçoit un tel hublot. Bien que traditionnellement les hublots constituent des lampes symétriques en rotation, une telle symétrie n'est pas nécessairement celle du hublot selon l'invention qui peut avoir une forme très différente d'une forme circulaire ou symétrique en rotation tant par la forme du hublot proprement dit avec sa vasque que par la forme de la surface transparente de la vasque pour réaliser des surfaces éclairées, adaptées à des applications particulières. 4 Suivant une autre caractéristique avantageuse le support dissipateur est en contact de conduction avec le fond de la base. Cette solution est particulièrement avantageuse notamment si la base est en métal tel que de l'aluminium injecté qui a l'avantage d'une conduction thermique particu- lièrement élevée et d'une grande surface d'éclairage. Cette évacuation de la chaleur de la diode permet d'utiliser des diodes relativement puissantes sans provoquer un vieillissement prématuré par un fonctionnement de la diode à une température excessive, d'autant plus que le support dissipateur est en contact de conduction thermique avec le fond de la base du hublot. Suivant d'autres caractéristiques, l'axe d'émission ou axe du cône d'émission est perpendiculaire à la surface du support de la diode et la lentille de collimation est portée par cet axe. La lentille de collimation est en général une lentille de type Fresnel. La surface transparente du hublot selon l'invention est de fa- çon générale définie par l'intersection du cône d'émission et de la surface du hublot pour que le faisceau concentré par la lentille de collimation traverse la zone transparente du hublot. Toutefois pour des raisons particulières d'éclairage ou d'effet esthétique il peut être intéressant de donner à la surface transparente un contour partiellement différent de celui d'un contour arrondi, circulaire ou elliptique, usuel résultant de l'intersection géométrique du cône d'émission et de la surface géométrique du hublot. La surface transparente peut également recevoir une inscription à projeter sur la surface éclairée, par exemple dans un couloir pour atti- rer l'attention sur un dénivelé tel qu'une marche, éclairée tout particulièrement par le cône d'émission ou la zone qui précède cette dis-continuité de la surface du sol est annoncée par la projection d'une mention par exemple sous forme d'un symbole à intégrer dans la surface éclairée et projetée par le hublot. De façon générale différentes combinaisons de ces techniques sont envisageables dans le cadre de l'invention. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation d'une lampe de type hublot représentée dans les dessins annexés dans lesquels : - La figure 1 montre schématiquement une lampe de type hublot selon l'invention installée comme plafonnier pour éclairer une surface horizon-tale telle qu'un couloir. - La figure 2 montre un second exemple de lampe de type hublot selon l'invention éclairant une surface délimitée sur le sol ou une surface d'un mur. - La figure 3 est une coupe de la lampe de type hublot. 5 - La figure 4 est une vue de face de la lampe. - La figure 5 est une vue en coupe schématique d'un second exemple de réalisation de lampe de type hublot selon l'invention. Description d'un mode de réalisation de l'invention Selon la figure 1, l'invention concerne une lampe de type hublot 10 composée d'une base 11 portant une vasque 12 équipée d'une source lumineuse ponctuelle 13 formée par une diode LED (ou un ensemble de diodes) émettant en général un flux lumineux pratiquement dans tout l'espace situé du côté du plan de son support et d'un système optique de collimation 14 pour intercepter une partie du flux lumineux émis par la diode LED 13 15 pour le concentrer dans un cône d'émission 141. La base 11 est fixée au plafond (P). La vasque 12 comporte une zone transparente 121 et une zone translucide 122. La zone 121 permet à la source lumineuse 13 du hublot 10 d'éclairer une surface S du sol par le cône d'émission 141. Le cône d'émission 141 est défini par un axe d'émission EE correspondant à la direc- 20 tion principale d'émission (ou direction principale du cône) sans que toute-fois cet axe d'émission EE soit nécessairement l'axe géométrique du cône d'émission 141 ou que le cône d'émission 141 soit un cône de révolution. Il peut s'agir d'un cône ayant une section très variable dépendant des paramètres géométriques de la source lumineuse et de la surface transparente de la 25 vasque 12. Ces éléments seront précisés ultérieurement. La figure 1 montre ainsi l'installation du hublot 10 comme plafonnier, éclairant fortement la surface S et de manière diffuse, le volume environnant. La figure 2 montre un autre exemple de hublot 20 selon 30 l'invention avec deux variantes. Le hublot 20 se compose d'une base 21 et d'une vasque 22 entourant une source lumineuse 23 à diode(s) LED et d'un système optique de collimation 24 pour intercepter une partie du flux lumineux émis par la diode LED 23 et le concentrer dans un cône d'émission 241a, 241b. Ce hu- 35 blot 20 est installé sur un mur M ; selon ces deux variantes de réalisation il est prévu d'éclairer une surface Sa au sol ou une surface Sb face au mur par exemple sur le mur M1 opposé d'un couloir. 30 35 6 La vasque 22 comporte une surface transparente correspondant dans chaque cas, à l'intersection du cône d'émission 241a ou 241b de la source lumineuse 23 et de la vasque 22, la partie restante de la vasque étant translucide pour émettre une lumière diffuse. En principe le hublot 20 est réalisé avec l'une ou l'autre va-riante du système d'émission c'est-à-dire l'axe d'émission EEa, EEb visant la surface Sa ou Sb à éclairer fortement. Les zones transparentes et les zones translucides de la vasque 22 n'ont pas été représentées sur cette figure schématique. Le système de collimation 14, 24 générant les cônes d'émission 141, 241a, 241b est un système à lentille(s) et/ou un système à réflecteur(s) ; en général, il s'agit de l'un ou l'autre de ces systèmes. Les figures 3 et 4 montrent un premier mode de réalisation d'une lampe de type hublot 100 telle que celles 10, 20 présentées ci-dessus 15 aux figures 1 et 2, avec un système optique à lentille(s). Selon les figures 3 et 4, le hublot 100 se compose d'une base 110 destinée à être fixée à un support tel qu'un mur ou un plafond pour éclairer une surface devant le hublot tout en diffusant latéralement de la lumière. Le hublot 100 de cet exemple de réalisation est de forme globale cir- 20 culaire, c'est-à-dire sensiblement symétrique en rotation autour d'un axe xx qui est aussi l'axe d'émission EE. Toutefois d'autres formes de réalisation et en particulier une forme polygonale, carrée ou rectangulaire sont également envisageables. De même, l'axe d'émission EE ne correspond pas nécessaire-ment à un axe perpendiculaire au plan de la base ou plan sur lequel est fixé 25 le hublot. La base 110 se compose d'un fond 111 en général plan, muni de perçages 112 pour sa fixation au mur ou au plafond. Le fond 111 est entouré par un bord 113 en relief, par exemple en forme de U renversé pour définir sur son dessus 114 la surface de réception de la vasque 120. La vasque 120 est une pièce bombée, munie d'un bord plat 126 servant à sa fixation à la base 110. Dans l'exemple présenté, la vasque 120 est fixée à la base par intermédiaire d'un couvercle 125 en forme d'anneau entourant la vasque et chevauchant son bord 126 pour le serrer contre le dessus 114 de la base 110. La base 110 porte la source lumineuse 130 composée d'un support 131 muni d'une puce avec une diode LED 132 et d'un système optique de collimation 135 constitué ici par une lentille de collimation portée par des pattes filaires 136. Une extrémité 137 de la patte 136 est fixée au sup- 7 port 131 et l'autre 138, en forme de pince, tient la lentille de collimation 135. Cette source lumineuse 130 forme un cône d'émission de flux lumineux 150 de direction ou d'axe EE qui correspond ici à l'axe de symétrie XX. L'optique ou lentille de collimation 135 concentre une partie importante du flux lumi- neux de la diode LED 132 dans ce cône d'émission 150 et la partie restante de la lumière émise par la diode LED 132 dans le demi-plan à l'avant de la diode, passe à côté de l'optique 135 pour être émise comme lumière diffuse. Dans le cas de la présente source lumineuse, l'optique de collimation ou lentille de collimation est perpendiculaire à l'axe xx et l'ensemble est symétrique en rotation. Le cône d'émission est lui-même centré sur cet axe xx. Mais cette disposition n'est pas obligatoire. L'axe d'émission EE peut être incliné par rapport au plan du support 131 de façon à générer un cône d'émission incliné par rapport à ce plan (ou par rapport à l'axe xx perpendiculaire à ce plan et passant par la diode LED 132), par exemple pour éclairer suivant un axe incliné comme celui (EEa) du montage de la figure 2. Dans l'exemple, la lentille de collimation est unique. Elle pour-rait également être remplacée par deux ou plusieurs lentilles plus petites, toutes placées devant la diode 132 et définissant chacune un cône d'émission. La lentille de collimation est en général une lentille de type Fres- nel. En face de la source lumineuse 130, la vasque 120 a une zone transparente 121 correspondant sensiblement à l'intersection du cône d'émission 150 et de la vasque 120. La zone restante 122 de la vasque est translucide. La lumière qui traverse la vasque 120 est ainsi d'une part une lumière intense traversant la zone transparente 121 de la vasque et d'autre part une lumière diffuse émise par la zone translucide 122 ou opalescente de la vasque. Le support 131 constitue un dissipateur de chaleur pour la diode LED 132. Le support est fixé au fond 111 de la base 110 par exemple 30 par vissage 133 par l'arrière de la base 110. Le support dissipateur 131 porte devant la diode LED 132 la lentille de collimation 135 tenue par l'intermédiaire des pattes 136, de préfé- rence filaires et notamment au nombre de trois ou de quatre. La lentille 135 est ainsi tenue à une distance appropriée devant la diode LED pour concen- 35 trer une partie importante du flux lumineux émis par la diode suivant le cône d'émission 150 dirigé dans la direction d'émission EE qui correspond ici à l'axe de symétrie xx du hublot. La partie restante du flux lumineux émis 8 par la diode dans le demi-espace situé globalement devant le support tombe latéralement sur la vasque 120. En modifiant la forme de pattes 136 on peut modifier la direction d'émission EE de la lentille de collimation 135 et ainsi la direction et le cas échéant, la forme du cône d'émission 150. Cette solution est particulièrement simple pour adapter le hublot à des applications particulières nécessitant une orientation particulière et/ou précise de l'axe d'émission par rapport à la surface sur laquelle est fixé le support 131 c'est-à-dire le fond 111 de la base 110. La vasque 120 est de préférence en verre ou en une matière plastique transparente, qui du fait de l'utilisation d'une diode LED ne risque pas de surchauffe. La nature opalescente de la surface 124 de la vasque peut s'obtenir soit par moulage soit encore plus simplement par un sablage rendant la surface intérieure de la vasque satinée dans la zone dans laquelle elle doit être translucide et non transparente. Cela permet également de faire des adaptations pratiquement pièce par pièce en fonction des applications parti-culières c'est-à-dire de l'orientation de l'axe d'émission du hublot. De façon générale, l'angle du cône d'émission correspond aux caractéristiques géométriques et physiques de l'ensemble constitué par la diode LED photoémissive et le système optique de collimation, telle que la lentille, ainsi que sa distance par rapport à la diode LED. Ces caractéristiques géométriques définissent l'angle du cône d'émission du hublot et sa di-rection. La figure 4 est une vue en plan du hublot de la figure 3 mon- trant la vasque avec sa zone transparente 121, sa zone translucide 122. Les moyens d'alimentation électrique de la source lumineuse ne sont pas représentés dans les dessins. Le convertisseur peut par exemple être placé à l'extérieur ou à l'intérieur du hublot selon la place disponible. La figure 5 montre un second mode de réalisation d'un hublot 200 selon l'invention. Dans cette figure et dans la description qui s'y rapporte, on utilisera les mêmes références que celles des figures 3, 4, augmentées de 100 pour désigner les éléments identiques ou équivalents dont la description détaillée ne sera pas nécessairement reprise. Selon la figure 5, le hublot se compose d'une base 210 fixée à un support tel qu'un mur ou un plafond. Le hublot 200 est de forme circu- laire carrée ou rectangulaire ou polygonale. Il a un axe d'émission EE défi- nissant la direction du cône d'émission 250. La base 210 se compose d'un fond 211 en général plan, pour être fixé à un mur ou à un plafond. Le fond 9 211 est entouré d'un bord 213 en relief. Ce bord est simplement schématisé. Il définit sur son dessus 214, la surface de réception de la vasque 220. La vasque 220 est représentée comme une pièce bombée mu-nie d'un bord plat 226 pour fixer la vasque 220 à la base 210. Dans cet exemple, également, la vasque 220 est fixée à la base 210 par un couvercle 225 représenté de manière schématique sous la forme d'un anneau entourant la vasque et couvrant son bord 226. La base 210 porte la source lumineuse 230 composée d'un support 231 muni d'une puce avec une diode LED 232 et du système optique de collimation 235 fixé directement au support 231. L'optique de collimation 235 est constituée par un miroir concave, en forme de calotte fixée au support 231 et entourant la diode 232 du côté arrière. Ce miroir 235 par exemple de forme parabolique ou assimilable à une forme parabolique, émet un faisceau relativement étroit si, dans le cas d'une parabole ou d'une 15 courbe semblable, la diode LED 232 est installée au foyer de cette parabole. La hauteur du réflecteur de collimation 235 est réduite pour laisser une partie du flux lumineux de la diode d'arriver sur la vasque dans la zone translucide 222 entourant ici la zone transparente 221. La zone transparente 221 est la zone rendue transparente ou laissée transparente de 20 la vasque et qui correspond sensiblement à l'intersection du cône d'émission 250 et de la vasque 220. A l'entour, la zone translucide 222 émet une lumière diffuse. Le réflecteur 235 ne coupe pas tout le flux lumineux émis par la diode LED 232. Dans l'exemple représenté, le réflecteur de collimation 235 a 25 une forme symétrique par rapport à la diode 232 de façon que l'ensemble soit symétrique en rotation. Mais suivant l'orientation donnée au réflecteur de collimation 235 et sa forme, l'axe l'émission EE peut ne pas être l'axe central du dispositif, mais être incliné. Les remarques faites précédemment à propos de la nature de 30 la vasque et de sa forme, s'appliquent également à cette variante de réalisation. 35 NOMENCLATURE 10 Hublot 11 Base 12 Vasque 121 Zone transparente 122 Zone translucide 13 Source lumineuse 14 Système optique 141 Cône d'émission 20 Hublot 21 Base 22 Vasque 23 Source lumineuse 24 Système optique 241a Cône d'émission 241b Cône d'émission 100 Hublot 110 Base 111 Fond 112 Perçage 113 Bord 114 Dessus du bord 120 Vasque 121 Zone transparente 122 Zone translucide 125 Couvercle 126 Bord plat de la vasque 130 Source lumineuse 131 Support 132 Diode LED 133 Vissage 135 Optique de collimation/ lentille de collimation 136 Patte 137 Extrémité de la patte 200 Hublot 210 Base 211 Fond 213 Bord 220 Vasque 221 Zone transparente 222 Zone translucide 225 Couvercle 226 Bord plat de la vasque 230 Source lumineuse 231 Support 232 Diode LED 235 Optique de collimation réflecteur de collimation 138 Extrémité de la patte 150 Cône d'émission EE Axe d'émission EEa Axe d'émission EEb Axe d'émission xx Axe géométrique P Plafond M Mur M1 Mur S Surface éclairée Sa Surface éclairée Sb Surface éclairée 250 Cône d'émission20 REVENDICATIONS1 °) Lampe de type hublot comprenant une base portant une vasque diffusant la lumière émise par une source lumineuse fixée à la base, lampe caractérisée en ce que - la source lumineuse (130, 230) est une diode LED (132, 232) combinée à un système optique de collimation (135, 235) pour concentrer une partie importante du flux lumineux émis par la source lumineuse (130) dans un cône d'émission (150, 250) dans la direction d'un axe d'émission (EE), - la vasque (120, 220) traversée par la lumière émise par la source lumi- neuse (130, 230) est * transparente sur la partie de sa surface constituant la zone transpa- rente (121, 221) entourant l'axe d'émission (EE), et correspondant sen- siblement à son intersection avec le cône d'émission (150, 250), * opalescente dans la partie de sa surface non occupée par la surface transparente et constituant la zone translucide. 2°) Lampe de type hublot selon la revendication 1, caractérisée en ce que le système optique de collimation (14) est un système de lentille(s) de colli-20 mation (135) et/ou un système à réflecteur(s) de collimation (235). 3°) Lampe de type hublot selon la revendication 2, caractérisée en ce que le système de lentille(s) de collimation (135) comprend une lentille (135) por-25 tée par des pattes filaires (136). 4°) Lampe de type hublot selon la revendication 2, caractérisée en ce que la source lumineuse (130) comprend 30 - un support dissipateur (131) portant une diode LED (132) émettant dans le demi-espace devant le support (131), une lentille de collimation portée à distance devant la diode LED pour concentrer le flux lumineux de la diode LED dans le cône d'émission (150). 35 5°) Lampe de type hublot selon la revendication 4, caractérisée en ce que la lentille (135) est portée par des pattes (136) fixées au support dissipateur (131).6°) Lampe de type hublot selon la revendication 2, caractérisée en ce que le système à réflecteur de collimation (235) est un réflecteur (235) installé derrière et autour de la diode LED (232) pour concentrer une partie du flux lumineux émis par la diode LED (232) en laissant une autre partie du flux émis par cette diode arriver directement sur la zone translucide (222). 7°) Lampe de type hublot selon la revendication 4, caractérisée en ce que to le support dissipateur (131) est en contact de conduction thermique avec le fond (111) de la base (130). 8°) Lampe de type hublot selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte 15 une base (110) en un métal tel que de l'aluminium notamment une base réalisée par injection. 9°) Lampe de type hublot selon la revendication 8, caractérisée en ce que 20 l'axe d'émission (EE) est perpendiculaire au plan de la base (110). 25