Brevet FR2955644A1 — publié le 20110729

L'invention est relative à un dispositif d'éclairage. Plus particulièrement, l'invention concerne un dispositif d'éclairage à diodes électroluminescentes adapté pour une utilisation dans des environnements exposés tels que dans un environnement marin. Il existe à l'heure actuelle de nombreux dispositifs d'éclairage. Ceux-ci peuvent être utilisés à l'intérieur ou à l'extérieur. De plus en plus, on utilise des diodes électroluminescentes, communément appelées LEDs, principalement en raison de leur faible consommation et de leur durée de vie importante. Les dispositifs d'éclairage à LEDs sont souvent utilisés pour des applications spécifiques, par exemple pour être fixés sur des murs de piscine, sur des bateaux,... Pour de telles applications, les dispositifs d'éclairage sont conçus de sorte à être étanche à l'eau. Il est ainsi courant de noyer les composants électroniques pour le fonctionnement des LEDs dans une résine, par exemple une résine époxy. Si cette solution technique est efficace vis-à-vis de l'étanchéité elle est en revanche défavorable vis-à-vis de la dissipation de la chaleur, même faible, dégagées par les LEDs et des composants électroniques qui leur sont associés, si bien que cette solution d'étanchéité constitue un frein à l'augmentation de la puissance d'éclairage selon cette technologie. Il existe donc un besoin pour un dispositif d'éclairage apte à fournir une puissance suffisante tout en étant étanche en immersion totale. Avantageusement, un tel dispositif présentera en même temps une bonne tenue aux chocs et au feu, afin de répondre aux exigences réglementaires concernant les applications visées : piscines, bateaux .... Pour cela, un dispositif d'éclairage comporte : - un corps de matière transparente ou translucide, - une bague montée sur une première face du corps et délimitant avec le corps un volume rempli d'une résine, - un élément éclairant comportant une source lumineuse électrique émettrice d'un faisceau lumineux associée à des connexions électriques. Suivant l'invention, la source lumineuse est maintenue en partie dans le corps et les connexions électriques sont situées dans le volume rempli de résine. Par source lumineuse, on entend tout moyen apte à générer un faisceau lumineux, tel que par exemple une diode électroluminescente, dite LED. Par connexions électriques, on entend les parties métalliques de l'élément éclairant permettant de raccorder la source lumineuse à une source d'alimentation électrique. Le volume est avantageusement rempli de résine. Ainsi, le dispositif d'éclairage est rendu étanche et peut être utilisé dans des environnements contraignants, tel que l'environnement marin. De plus, afin de permettre la dissipation de la chaleur générée par la source lumineuse, le dispositif d'éclairage comporte en outre une première feuille à forte diffusivité thermique maintenue contre la première face du corps. La diffusivité thermique est une propriété quantifiée par le quotient entre la conductivité thermique et la chaleur spécifique d'un matériau. Elle caractérise l'aptitude d'un matériau à transmettre la chaleur par conduction et la facilité avec laquelle une augmentation de la température en un point d'un corps constitué de ce matériau se transmet dans tout le volume de ce corps. Ainsi la chaleur est diffusée sur toute la surface de la première feuille à forte diffusivité thermique et la température au niveau de la source lumineuse est abaissée. Le risque de feu au contact avec d'autres produits (par exemple le papier, le tissu, le plastique,...) est négligeable. Dans un exemple préféré de réalisation, la première feuille à forte diffusivité thermique est constituée d'un alliage à base d'aluminium. Ces matériaux présentent en effet une forte conductivité et une forte diffusivité thermique. L'alliage sera choisi en fonction de sa résistance à la corrosion dans le milieu d'utilisation du dispositif d'éclairage. Avantageusement, la source lumineuse comporte au moins une LED. Les LEDs sont très attractives car elles sont de faibles dimensions, présentent un rendement énergie lumineuse / énergie électrique consommée élevée et ont une grande durée de vie. Dans un mode de réalisation, la au moins une diode électroluminescente est reliée directement à un régulateur placé sur un support dans le volume rempli de résine. Le régulateur est choisi, d'une part, de sorte à pouvoir supporter des courants de deux ampères et d'autre part de sorte à ne requérir que peu de composants électriques pour son fonctionnement. Ainsi, le dispositif d'éclairage ne nécessite pas de circuit imprimé, ce qui permet de diminuer sensiblement son épaisseur finale. Le support est une pièce suffisamment rigide pour soutenir le régulateur. Le support permet également le positionnement et le maintien du régulateur dans le volume rempli de résine. Dans un exemple de réalisation du support, ledit support comporte une plaque rigide sur une face de laquelle est maintenue une feuille constituée d'un matériau isolant thermiquement. De préférence, la face de ladite plaque sur laquelle est maintenue la feuille en matériau isolant thermiquement est la face opposée à une face en vis-à-vis de la source lumineuse. Ledit support comporte en outre une deuxième feuille à forte diffusivité thermique accolée à la feuille en matériau isolant thermiquement. Le régulateur est placé sur la deuxième feuille à forte diffusivité thermique. Ainsi, la température est diffusée sur toute la surface de la deuxième feuille à forte diffusivité thermique et la température au niveau du régulateur est abaissée. La superposition, dans l'ordre, des deux feuilles et le positionnement du régulateur sur la deuxième feuille à forte diffusivité thermique permettent d'une part de diffuser la chaleur du régulateur vers un environnement extérieur au dispositif d'éclairage plutôt que vers la source lumineuse et d'autre part d'éviter tout contact électrique du régulateur lors de la mise en place du support dans la bague. Dans un exemple préféré de réalisation du support, la feuille en matériau isolant thermiquement est suffisamment rigide pour former plaque et soutenir elle-même le régulateur sans recourir à la plaque rigide. La deuxième feuille à forte diffusivité thermique est accolée à la feuille en matériau isolant thermiquement sur une face de ladite feuille en matériau isolant thermiquement opposée à une face en regard de la source lumineuse. Dans un exemple de réalisation, la feuille en matériau isolant thermiquement est une feuille en polyester. La feuille de polyester, isolante, évite que la chaleur ainsi diffusée ne soit conduite vers le support de LEDs. La chaleur générée par le régulateur est ainsi diffusée vers la face arrière du spot. Dans un exemple préféré de réalisation, la deuxième feuille à forte diffusivité thermique est constituée d'un alliage d'aluminium. Dans un exemple préféré de réalisation, le matériau constituant le corps est un polycarbonate, permettant au dispositif d'éclairage de recevoir un classement favorable au feu et de résister à des charges de compression et d'arrachement de plus de 20 000 Newtons. La description détaillée de l'invention est faite en référence aux figures qui représentent : Figure 1, une vue de dessus d'un dispositif d'éclairage selon l'invention, Figure 2, une vue en coupe du dispositif d'éclairage de la figure 1. Un dispositif d'éclairage 1 suivant l'invention comporte, comme illustré sur les figures 1 et 2 : - un corps 2, - une bague 3, - un élément éclairant 4 comportant une source lumineuse électrique 41 émettrice d'un faisceau lumineux et des connexions électriques 42 associées. La source lumineuse 41 comporte au moins une diode électroluminescente, dite LED. Dans l'exemple non limitatif illustré figure 1, la source lumineuse 41 comporte treize LEDs. Les LEDs sont positionnées de sorte à émettre de la lumière à travers le corps 2. Le corps 2 présente une épaisseur suffisante pour comporter, au niveau d'une première face dudit corps, dite face arrière 22, des trous borgnes 21. Les trous correspondent en nombre, en taille et en position, au nombre, taille et position des LEDs. Chaque trou borgne 21 reçoit et maintient en place tout ou partie de la LED. Le corps 2 est avantageusement réalisé dans un matériau transparent ou translucide, tel que par exemple un polycarbonate, pour permettre une diffusion de la lumière émise par les LEDs. Avantageusement, le dispositif d'éclairage 1 comporte, sur la face arrière 22, une feuille, dite première feuille à forte diffusivité thermique 5, pour permettre la dissipation de la chaleur générée par les LEDs lorsque les LEDS sont en fonctionnement. De préférence, la première feuille à forte diffusivité thermique 5 est réalisée dans un matériau à coefficients de conductivité et de diffusivité thermiques élevés tel que par exemple un alliage d'aluminium. La première feuille à forte diffusivité thermique 5 comporte des évidements 51 correspondant, en nombre, en taille et en position, au nombre, taille et position des LEDs. Dans un mode de réalisation du corps 2, ledit corps comporte sur sa face arrière 22, entre ladite face arrière et la première feuille à forte diffusivité thermique 5, une couche de peinture 23 pour personnaliser le dispositif d'éclairage final. Dans un autre mode de réalisation du corps 2, ledit corps comporte sur sa face arrière 22, entre ladite face arrière et la première feuille à forte diffusivité thermique 5, une couche réfléchissante, avantageusement une couche de peinture laquée de couleur claire qui possède de bonnes propriétés de réflexion de la lumière. La bague 3 est montée autour des LEDs, de sorte que les connexions électriques 42 des LEDs se trouvent dans un volume interne délimité par une paroi interne 32 de la bague et la face arrière 22 du corps 2. La bague est maintenue fixe sur la première feuille à forte diffusivité thermique 5. Dans une forme préférée de réalisation non limitative de l'invention, et comme illustrée sur les figures 1 et 2, la bague 3 présente une forme cylindrique, de section transversale circulaire. Cette forme de réalisation n'est pas limitative en soi et l'homme du métier est en mesure d'adapter la forme de la bague à des formes différentes sans se départir du cadre de l'invention. De préférence, la bague 3 est réalisée dans un matériau résistant à la corrosion, notamment saline, par exemple en polychlorure de vinyle, en acrylique, ou en aluminium. Le dispositif d'éclairage 1 comporte en outre dans le volume interne un régulateur 7 et des composants électroniques associés reliés aux connexions électriques 42 par des câbles fins (non représentés). Le régulateur 7 est fixé sur un support rigide 6 pour soutenir ledit régulateur. Dans un mode de réalisation du support 6, ledit support 6 comporte une plaque rigide 61. Sur une face 611 de la plaque rigide 61 est maintenue, par exemple par collage, une feuille 65 constituée d'un matériau isolant thermiquement et électriquement, tel que par exemple en polyester. Sur la feuille en matériau isolant thermiquement 65 est maintenue, par exemple par collage, une feuille, dite deuxième feuille à forte diffusivité thermique 62, sur laquelle est maintenu le régulateur 7. La deuxième feuille à forte diffusivité thermique 62 permet la dissipation de la chaleur générée par le régulateur 7. De préférence, l'ensemble feuille en matériau isolant thermiquement 65, deuxième feuille à forte diffusivité thermique 62 et régulateur 7 sont placés du coté de la face 611 de la plaque rigide opposée à une face 612 en vis-à-vis des LEDs. Ce positionnement permet d'une part de diffuser la chaleur du régulateur 7 vers un environnement extérieur au dispositif d'éclairage plutôt que vers les LEDs et d'autre part d'éviter tout contact électrique du régulateur 7 lors de la mise en place du support 6 dans la bague 3. Dans un mode préféré de réalisation du support 6, ledit support ne comporte pas de plaque rigide 61 et la feuille en matériau isolant thermiquement 65 présente une rigidité suffisante pour former plaque et soutenir elle-même le régulateur 7. La deuxième feuille à forte diffusivité thermique 62 est accolée à la feuille 65 en matériau isolant thermiquement sur une face de ladite feuille en matériau isolant thermiquement opposée à une face en regard des LEDs. Dans une forme préférée de réalisation non limitative de l'invention, le support 6 est circulaire, de diamètre sensiblement égal à un diamètre intérieur de la bague 3, de sorte que ledit support puisse être monté légèrement serré à l'intérieur de la bague 3. Le support 6 est maintenu à l'intérieur de la bague, par exemple par des points de collage, au niveau d'un rebord périphérique dudit support. Le support 6 comporte, dans son épaisseur, au moins deux orifices traversants 63 permettant la mise en communication des deux espaces formant le volume interne. Les orifices sont de dimensions suffisantes pour permettre le passage des câbles fins de raccordement électrique. De préférence, le régulateur 7 et les composants électroniques associés (non représentés) sont choisis de sorte à pouvoir être alimenté par une tension de 12-24 V. De préférence, le régulateur 7 et les composants électroniques associés sont choisis de sorte qu'une fois le raccordement électrique réalisé, le dispositif d'éclairage 1 présente un encombrement minimum. Dans un exemple de réalisation d'un raccordement électrique, les LEDs sont disposées en série de trois, alimentées par une tension continue comprise entre 10 et 28 volts, à l'aide d'un régulateur par exemple un régulateur de type LM 317 de National Semiconductor, et d'une résistance variable de l'ordre de 10 ohms. Un câble d'alimentation (non représenté) pour alimenter les LEDs 41, est relié au régulateur 7 et aux composants électroniques associés, et traverse le volume interne et s'étend à l'extérieur dudit volume interne. Le volume interne est rempli de résine 31 afin de permettre une étanchéité de tous les éléments (connexions électriques 42 des LEDs, régulateur 7, composants électroniques, câblage) du dispositif d'éclairage 1, ainsi qu'entre la première feuille à forte diffusivité thermique 5 et la bague 3. Les orifices traversants 63 permettent, en plus du passage des câbles fins, le passage de la résine dans l'espace compris entre le corps 2 et le support 6 et l'évacuation de l'air contenu initialement dans ledit espace, lors du remplissage du volume interne. De préférence, la résine 31 est une résine époxy car elle présente une compatibilité avec les différents matériaux constituant le dispositif d'éclairage 1. La deuxième feuille à forte diffusivité thermique 62 permet de diffuser la chaleur générée par le régulateur qui est ensuite dissipée dans la résine. Pour réaliser le dispositif d'éclairage 1 suivant l'invention, dans une première étape, le corps 2 est préparé. Le corps 2 est découpé, par exemple par usinage, aux dimensions souhaitées pour le dispositif d'éclairage. Les dimensions sont de préférence définies en fonction du nombre de LEDs à positionner dans ledit dispositif d'éclairage. De manière optionnelle, une couche de peinture 23 est appliquée sur la face arrière 22 du corps 2 afin d'obtenir la teinte désirée pour le dispositif d'éclairage. De préférence, la couleur est choisie de telle sorte qu'elle ne diminue pas la puissance lumineuse des LEDs lorsqu'elles sont en fonctionnement. Dans une étape ultérieure, la première feuille à forte diffusivité thermique 5 est maintenue sur le corps 2. Dans un exemple de mise en oeuvre, une première phase consiste à découper la première feuille à forte diffusivité thermique 5 aux dimensions de la face arrière 22 du corps 2. Une deuxième phase consiste à positionner puis à maintenir en position la première feuille à forte diffusivité thermique 5 sur ladite face arrière. Le maintien peut être par exemple réalisé par collage. Lorsque la première feuille à forte diffusivité thermique 5 et le corps 2 sont maintenus solidairement, l'ensemble est usiné de sorte à réaliser les trous borgnes 21 pour recevoir les LEDs 41. Le montage des LEDs dans les trous borgnes 21 est réalisé par 20 exemple par encastrement ou par collage. Il est également possible, pour former les trous de réception des LEDs 41, d'usiner séparément la première feuille à forte diffusivité thermique 5 et le corps puis de les assembler par la suite. Les LEDs 41 sont ensuite raccordées électriquement entre elles, par 25 les connexions électriques 42, au moyen des câbles fins puis sont raccordées électriquement au régulateur 7 et aux composants électroniques associés. Le régulateur 7 a été préalablement assemblé, par exemple par collage de la feuille en matériau isolant thermiquement 65 et de la deuxième feuille à forte diffusivité thermique 62 du support 6 préalablement découpées 30 aux dimensions souhaitées. Le support 6 est préalablement usiné pour réaliser les au moins deux orifices traversants 63 pour le passage des câbles fins. Le câble d'alimentation est raccordé aux LEDs 41, régulateur 7 et composants électroniques associés. La bague 3 est ensuite assemblée, par exemple par collage, sur la face arrière 22 du corps 2. Le support 6 est par la suite positionné à l'intérieur de la bague 3 et maintenu à l'intérieur de ladite bague par un ajustement radial serré et par des points de collage au niveau du rebord périphérique du support 6. Dans une dernière étape, la résine 31 est coulée dans le volume interne délimité par la paroi interne 32 de la bague 3 et la face arrière 22 du corps 2 de sorte à emprisonner tous les éléments constitutifs du dispositif d'éclairage 1 et une partie du câble d'alimentation et à créer une étanchéité dudit dispositif d'éclairage. La résine 31 est coulée dans l'espace du volume interne creux compris entre la face arrière 22 du corps 2 et le support 6, en passant dans les au moins deux trous traversants 63 du support 6. Lors de son remplissage par la résine, l'air situé dans ledit espace compris entre la face arrière 22 du corps 2 et le support 6 est évacué par les au moins deux trous traversants 63. Avantageusement, la résine est coulée en une seule fois. Le procédé de réalisation du dispositif d'éclairage 1 est décrit avec des étapes décrites selon un certain ordre mais l'homme du métier est en mesure d'adapter le procédé en modifiant l'ordre de réalisation de certaines étapes ou en réalisant simultanément certaines étapes pour aboutir au dispositif d'éclairage final. Le dispositif d'éclairage selon l'invention présente ainsi l'avantage d'être monolithique et de constitution simple, d'être entièrement étanche grâce à l'utilisation d'une résine permettant de noyer l'ensemble des éléments (connexions électriques des LEDs, régulateur, composants électroniques, câblage) constituant ledit dispositif d'éclairage sur la face arrière du corps. Le dispositif présente l'avantage d'être particulièrement bien adapté à une utilisation dans un environnement marin, par exemple sur les murs d'une piscine, dans un bateau, ... Le dispositif présente en outre l'avantage d'être particulièrement résistant aux chocs et au feu, par le choix de matériaux et de résine adaptés. REVENDICATIONS1- Dispositif d'éclairage (1) comportant : - un corps (2) de matière transparente ou translucide, - une bague (3) montée sur une première face (22) du corps (2) et délimitant un volume rempli d'une résine (31), - un élément éclairant (4) comportant une source lumineuse électrique (41) et des connexions électriques (42) associées, caractérisé en ce que la source lumineuse (41) est maintenue en partie dans le corps (2), en ce que les connexions électriques sont situées dans le volume rempli de résine (31), et en ce que le dispositif d'éclairage (1) comporte une première feuille à forte diffusivité thermique (5) maintenue contre la première face (22) du corps (2) afin de permettre la dissipation de la chaleur générée par la source lumineuse. 2 - Dispositif d'éclairage (1) suivant la revendication 1 dans lequel la source lumineuse (41) comporte au moins une diode électroluminescente. 3 - Dispositif d'éclairage (1) suivant la revendication 2 dans lequel la au moins une diode électroluminescente est reliée à un régulateur (7) placé sur un support (6) dans le volume rempli de résine. 4 - Dispositif d'éclairage (1) suivant la revendication 3 dans lequel le support (6) comporte une feuille constituée d'un matériau isolant thermiquement (65) accolée, sur une face de ladite feuille opposée à une face en regard de la source lumineuse (41), à une deuxième feuille à forte diffusivité thermique (62) pour permettre la dissipation de la chaleur générée par le régulateur (7). 5 - Dispositif d'éclairage (1) selon l'une des revendications précédentes dans lequel la première feuille à forte diffusivité thermique (5) est constituée d'un alliage d'aluminium. 6 - Dispositif d'éclairage (1) selon la revendication 4 dans lequel la deuxième feuille à forte diffusivité thermique (62) est une feuille en aluminium. 7 - Dispositif d'éclairage (1) selon la revendication 4 dans lequel la feuille en matériau isolant thermiquement est une feuille en polyester. 8 - Dispositif d'éclairage (1) selon l'une des revendications précédentes danslequel le matériau constituant le corps (2) est un polycarbonate.