Brevet FR2953904A1 — publié le 20110617

PANNEAU A DIODES ELECTROLUMINESCENTES L'invention concerne le domaine des panneaux lumineux en particulier des panneaux à diodes électroluminescentes. Les diodes électroluminescentes ou DEL (LED en anglais) ont à l'origine été employées pour constituer des lampes témoins ou voyants lumineux d'appareils électriques et électroniques, et assurent depuis déjà quelques années l'éclairage de dispositifs de signalisation tels que les feux de signalisation, les feux de véhicules automobiles (clignotants, feux de position), ou de lampes portatives ou de balisage. L'intérêt des DEL est leur longue durée de vie, leur efficacité lumineuse, leur robustesse et leur compacité, rendant les appareillages les employant davantage pérennes, et nécessitant un entretien réduit. Récemment leur utilisation s'est développée notamment dans l'aménagement intérieur. Ainsi, le document FR2891608 propose par exemple une façade lumineuse de meuble ou d'habillage de mur ou de crédence comportant un panneau recevant en périphérie un profilé d'encadrement intégrant des diodes agencées pour une injection de la lumière par le chant. Le panneau diffuse la lumière reçue transversalement pour un éclairage uniforme. Un tel panneau est peu efficace. La lumière est diffusée uniformément dans l'espace, ce qui rend la lumière agressive pour quelqu'un qui le regarde en face, quand il est utilisé pour en tant qu'appareil d'éclairage avec une intensité lumineuse élevée. L'invention a pour but de proposer un panneau lumineux plus efficace et offrant un meilleur confort visuel, pour l'éclairage de l'aménagement intérieur. Il est simple et compatible avec les exigences industrielles (facilité et rapidité de production, fiabilité, ...). L'invention peut aussi permettre d'élargir la gamme des applications des panneaux lumineux. A cet effet l'invention propose un panneau lumineux, notamment pour l'aménagement (intérieur voire extérieur, domestique ou professionnel), et/ou pour un équipement commercial, comportant : - une feuille transparente, plane, en verre minéral ayant une première face principale dite face avant, et une deuxième face principale dite face arrière et une tranche, - une pluralité de diodes électroluminescentes émettant chacune de la lumière (monochromatique ou polychromatique) avec un spectre d'émission dans le visible donné, agencées en regard de la tranche ou dans un trou en bordure de l'une des faces principales, pour une propagation de la lumière dans l'épaisseur de la feuille, la feuille jouant alors le rôle de guide de lumière, - des moyens de diffusion de la lumière guidée, pour une extraction de ladite lumière via (par ou au travers de) la face avant, qui sont des moyens de diffusion en surface occupant de préférence la majorité de la première face; ou des moyens de diffusion en volume dont la surface projetée sur la face avant occupe de préférence la majorité de la face avant, - un réflecteur spéculaire, en regard des moyens de diffusion et sur la face arrière, et avec un coefficient de réflexion spéculaire au moins égal à 80%, préférentiellement supérieur ou égal à 90%, et encore plus préférentiellement supérieur ou égal 95% pour l'ensemble des longueurs d'onde dudit spectre d'émission des diodes dans le visible. L'utilisation du réflecteur spéculaire assure une plus grande efficacité lumineuse. En effet, grâce à son coefficient de réflexion élevé, toute lumière est renvoyée vers la première face, réduisant ainsi la perte (fuites de lumière) de la face arrière. En outre, en combinant le réflecteur spéculaire selon l'invention en face arrière avec les moyens de diffusion suffisamment étendus et en regard du réflecteur, on obtient une extraction de la lumière qui se fait préférentiellement dans la direction de propagation des rayons guidés. L'extraction des rayons « rasants » à l'intérieur de la feuille formant guide de lumière est ainsi favorisée. La luminance normale (perpendiculairement à la face avant du panneau) peut être inférieure à 2000 cd/m2, voire inférieure ou égale à 1000 cd/m2, ou encore mieux inférieure ou égale à 500 cd/m2, dans une zone lumineuse fonctionnelle (visible) de référence, par exemple au centre du panneau, voire dans toutes les zones lumineuses fonctionnelles, visibles du panneau selon l'invention. On garantit ainsi un panneau lumineux n'éblouissant pas l'observateur. La zone de référence n'est pas la zone dite « des points chauds » qui est l'alternance bien connue de zones sombres et brillantes à proximité immédiate des DEL. On s'arrange pour masquer cette zone de points chauds par exemple par un bandeau opaque (couche, bande adhésive, pièce ...) sur la face avant, par exemple de forme rectangulaire. Par exemple, il s'agit d'un bandeau métallique pouvant faire partie d'un profilé, notamment en aluminium, entourant et/ou supportant des diodes. La largeur du bandeau peut être par exemple d'au moins 10 mm. Ainsi l'observateur n'est pas ébloui dans la ou des zones lumineuses fonctionnelles, visibles c'est-à-dire zone(s) en dehors de la zone des points chauds, masquées. La mesure de la luminance peut se faire au moyen d'un luminance-mètre (par exemple le modèle LS-100 de la société Konica-Minolta). La puissance totale et la densité des diodes sont choisies en fonction des applications. La luminance dans la direction oblique égale à 45° par rapport à la normale à la feuille, mesurée dans une zone lumineuse fonctionnelle, visible, dite de référence, par exemple au centre du panneau, est au moins cinq fois, voire au moins dix fois plus élevée que la luminance normale mesurée audit centre du panneau. Ce rapport élevé se retrouve en toute zone lumineuse fonctionnelle visible, avec une intensité qui varie en fonction de la distance aux diodes. Par ailleurs, la luminance à 30°, voire à 45°, de préférence allant de 30° à 45° voire à 60°, par rapport à la normale à la feuille, mesurée dans une zone lumineuse fonctionnelle, visible dite de référence, par exemple au centre du panneau, est au moins égale à 1500 Cd/m2 voire au moins égale à 2000 Cd/m2. L'intensité lumineuse oblique est bien plus importante que celle perpendiculaire à la feuille, donnant une nouvelle fonctionnalité optique. Placé à la verticale (ou avec une inclinaison proche de la verticale), le panneau lumineux selon l'invention émet de la lumière plus douce et plus reposante pour les yeux d'une personne qui le regarde en face. En même temps, l'intensité lumineuse plus importante à l'oblique constitue un véritable éclairage incliné. Ceci est particulièrement intéressant pour l'éclairage d'un plan de travail horizontal accolé ou proche du panneau. Dans cette configuration, on préfère placer les diodes le long du bord supérieur du panneau (face émettrice en regard de la tranche par exemple) et l'ajout de diodes sur les autres bords n'est pas nécessaire pour la fonction optique recherchée. Le réflecteur spéculaire peut être un élément rapporté sur la face arrière, mais est de préférence une couche, notamment métallique, réfléchissante, couche qui peut être déposée par toute technique classique (dépôt physique en phase vapeur « PVD », dépôt chimique en phase vapeur « CVD », voie liquide etc...), notamment être une argenture avec une surcouche de protection contre l'oxydation. Le réflecteur spéculaire doit nécessairement au moins être en regard des moyens de diffusion. Par simplicité de fabrication, il couvre (quasi) entièrement la face arrière. Les moyens de diffusion, en surface notamment, peuvent être sur une ou plusieurs zones diffusantes d'étendue distincte ou identique, être arrangés en motifs, géométriques ou non, notamment en bandes de largeurs et/ou longueurs égales ou distinctes, réparties aléatoirement ou (pseudo) périodiquement. Afin de garantir une efficacité lumineuse la plus élevée possible, on réduit de préférence au maximum la ou les zones sombres (zones sans diffusion de lumière). Par exemple les moyens de diffusion en surface (en une ou plusieurs zones) couvrent au moins 80%, voire 90% et même 100% de la face avant ou la surface projetée des moyens de diffusion en volume sur la face avant occupe au moins au moins 80% voire 90% de la face avant. Les moyens de diffusion en surface sont formés par l'un au moins des moyens suivants : un traitement de la première face du type sablage, attaque acide, dépôt d'émail ou de pâte diffusante, ou les moyens de diffusion en volume sont formés par gravure laser dans la feuille de verre. On pourra ainsi préférer comme moyen de diffusion la gravure laser dans l'épaisseur du verre, selon des plans s'étendant parallèlement aux faces principales de la feuille de verre. En effet ce type de traitement se faisant dans la masse, il n'est pas sensible aux salissures, et le verre reste facile à nettoyer. De préférence pour réduire l'épaisseur au minimum et simplifier sa fabrication, le panneau est monolithique, il comporte une seule feuille de verre de préférence d'épaisseur inférieure ou égale à 8 mm voire inférieure ou égale à 6 mm. Toutefois, notamment pour une utilisation comme cloison, le panneau peut être feuilleté (face arrière formant face de feuilletage) ou faire partie d'un double vitrage. On peut d'ailleurs prévoir de feuilleter ou de faire un double vitrage avec deux panneaux monolithiques selon l'invention (par les faces arrières), de préférence identiques, pour former un double panneau éclairant. Pour gagner encore en efficacité, le verre présente un niveau d'absorption le plus faible possible notamment un verre clair, voire extra-clair. On peut se référer à la demande WO04/025334 pour la composition d'un verre extra-clair. On peut choisir en particulier un verre silico-sodocalcique avec moins de 0,05% de Fe III ou de Fe2O3. On peut choisir par exemple le verre DIAMANT® de SAINT-GOBAIN GLASS, le verre ou DIAMANT SOLAR® de SAINT-GOBAIN GLASS, le verre Optiwhite de PILKINGTON, le verre B270 de SCHOTT. Les DEL peuvent être de simples puces ou avec une encapsulation à faible volume. Il n'est pas nécessaire d'utiliser des lentilles. Pour davantage de compacité, lorsque des DELs sont en regard de la tranche, il n'y a pas de contrainte sur la distance minimale entre les DELs et la tranche. Les DELs peuvent être classiques c'est-à-dire à face émettrice normale au substrat porteur, ou encore à face émettrice latérale ; ladite face étant de préférence en regard de la tranche. Suivant les contraintes, on pratique ou non des trous dans la tranche pour loger les DELs. Les diodes peuvent émettre tout type de lumière : monochromatique, polychromatique, notamment blanche, et on peut prévoir un pilotage électronique pour faire varier l'intensité et/ou la couleur dans le temps (en fonction du moment de la journée, de la saison, etc...). Le panneau est par exemple utilisé (sensiblement) verticalement (ou plus largement incliné, suivant un mur d'appui ...), formant lui-même une paroi (cloison, panneau de partition etc) ou encore rapporté (collé, fixé par tout moyen connu) à une cloison, une paroi murale. Le panneau selon l'invention peut être notamment arrangé au-dessus d'un plan de travail (sensiblement) horizontal : bureau, plan de cuisine, de laboratoire, avec de préférence les diodes avec une face émettrice en regard du bord le plus haut - dans le cas d'une feuille rectangulaire ou carrée, bord (de tranche ou de face) longitudinal ou bord latéral (de tranche ou de face), en fonction de l'installation- Le panneau selon l'invention peut servir en particulier en aménagement intérieur : - dans une cuisine, comme crédence, - dans une salle de bains ou un cabinet de toilette, - dans un bureau, un atelier, un garage, un laboratoire, - ou selon une association à tout type de mobilier (vertical), notamment au niveau de portes coulissantes ou pivotantes d'armoires à glaces ou de placard. Le panneau selon l'invention peut servir aussi en aménagement extérieur : habillage mural, zones de lecture, de travaux, en événementiel ... Le panneau peut également être utilisé horizontalement par exemple, comme étagère de présentoir, étalage de bijouterie ou autre magasin, étagère de réfrigérateur notamment commercial. En effet, le panneau lumineux selon l'invention permet de mieux mettre en valeur les objets présentés (éclairage d'accentuation). En éclairage d'accentuation, le panneau peut également être utilisé horizontalement, notamment comme dalle de sol, podium, espace d'exposition.... La présente invention est maintenant décrite à l'aide d'exemples uniquement illustratifs et nullement limitatifs de la portée de l'invention, et à partir des illustrations ci-jointes, dans lesquelles : - La figure 1 représente une vue en coupe longitudinale schématique du panneau lumineux de l'invention, - La figure 2 est une vue en coupe longitudinale schématique du panneau selon l'invention en position verticale et au-dessus d'un plan de travail, - La figure 3 est une courbe de la luminance en fonction de l'angle d'observation, - La figure 4 est une courbe montrant le rapport entre la luminance oblique et la luminance normale en fonction de l'angle d'observation, - La figure 5 montre une première courbe de l'éclairement en fonction de la distance au plan de travail illustré en figure 2, pour un verre extra-clair, et une deuxième courbe de l'éclairement en fonction de la distance au plan de travail illustré en figure 2 pour un verre clair, - Les figures 6 et 7 montrent des photos des panneaux lumineux selon l'invention en position verticale et devant un plan de travail, l'un avec une face avant entièrement acidée, l'autre avec une face avant avec des bandes rectangulaires acidées. Les figures sont schématiques et ne sont pas à l'échelle pour en faciliter la lecture. Le panneau lumineux 100 de l'invention illustré sur les figures 1 et 2 comporte une feuille 1 transparente en verre minéral, et des diodes électroluminescentes 2. La disposition des diodes 2 en bord de la feuille de verre produit des rayons lumineux s'introduisant via la tranche de la feuille de verre, tels que schématiquement représentés par les flèches en figure 1. La feuille de verre 1 transparente est par exemple constituée d'un verre dit clair, tel que le verre PLANILUX° commercialisé par la société SAINTGOBAIN GLASS, ou préférablement d'un verre extra-clair dit DIAMANT ou DIAMANT SOLAR° commercialisé par la société SAINT-GOBAIN GLASS. La feuille de verre 10 transparente est par exemple rectangulaire, elle présente deux faces principales opposées, une face avant 11 et une face arrière 12. La face arrière 12 est pourvue d'un réflecteur spéculaire avec un coefficient de réflexion spéculaire au moins égal à 80% voire à 90% ou 95% pour l'ensemble des longueurs d'onde du spectre d'émission des diodes dans le visible. La face avant 11 est pourvue entièrement de moyens de diffusion 3 servant à extraire la lumière vers l'extérieur de la feuille de verre dans laquelle la lumière émise par les DELs est guidée. Avec ce concept, le panneau lumineux 100 ainsi réalisé présente une épaisseur relativement mince peu différente de la feuille de verre correspondante, par exemple de l'ordre de 6 mm, voire de 4 mm, pour faciliter l'agencement du panneau lumineux dans sa destination finale. Le panneau lumineux en variante peut être feuilleté. On peut même feuilleter deux panneaux lumineux monolithiques identiques par leur face arrière. Afin d'assurer l'extraction de la lumière hors du panneau, la face avant 11 comporte les moyens de diffusion 3 (figure 1) qui peuvent être en surface, agencés du côté externe de la feuille en contact avec l'environnement extérieur, ou en volume, dans l'épaisseur du verre. Ces moyens en surface sont par exemple obtenus par un traitement de surface du verre du type sablage, attaque acide, dépôt d'émail ou de pâte diffusante, etc .... Ces moyens en volume sont par exemple obtenus par gravure laser. Ces moyens de diffusion 3 sont de préférence disposés de manière étendue, occupant ainsi la majorité de la face avant (ou de la surface projetée), voire toute la face avant. Il est possible de dessiner le cheminement de la lumière sur la surface du panneau en la diffusant par le biais de surfaces diffusantes aux aires et contours bien définis, selon par exemple des motifs géométriques ou même de texte. La combinaison d'un éclairage par des diodes positionnées sur la tranche, de moyens de diffusion étendus et du réflecteur spéculaire, permet d'obtenir un éclairage très lumineux sans éblouir. Pour illustrer les performances optiques, on choisit : - pour la feuille de verre, un verre extra-clair SGG Diamant de la société SAINT-GOBAIN GLASS, de dimension 447 mm x 147 mm et d'épaisseur 6 mm, - comme réflecteur spéculaire, une argenture, par exemple le produit SGG Miralite° de la société SAINT-GOBAIN GLASS, - comme moyen de diffusion un acidage, par exemple le produit SGG Satinovo® de la société SAINT-GOBAIN GLASS, - comme diodes, 54 DELs émettant dans le blanc, avec une température de couleur à 6500K, émettant un flux total d'environ 330 lumen pour une consommation électrique de 4,2 Watt, placées pour avoir une face émettrice en regard de la tranche d'un bord longitudinal. La figure 3 est une courbe de la luminance en fonction de l'angle d'observation, mesurée au milieu d'un tel panneau 100. L'angle 0° représente la direction normale à la surface du panneau. L'angle négatif est du côté le plus proche des DELs La luminance normale est de l'ordre de 200 cd/m2. La luminance à partir 35 de 30° dépasse 1500 cd/m2 et atteint même plus de 2500 cd/m2. La figure 4 est une courbe montrant le rapport entre la luminance oblique et la luminance normale en fonction de l'angle d'observation mesurée, dans une zone lumineuse visible, au milieu dudit panneau. Ce rapport dépasse 3 à partir de 30° et va même au-delà de 10 à 60°. Le panneau est placé en position verticale et est situé à une hauteur de 450 mm d'un plan de travail horizontal (hauteur du bord longitudinal où sont les diodes), comme illustré en figure 2. La figure 5 montre une première courbe 10 de l'éclairement E en fonction de la distance D au plan de travail, pour le verre extra-clair (verre SGG Diamant® de la société SAINT-GOBAIN GLASS), et une deuxième courbe (20) de l'éclairement E en fonction de la distance D au plan de travail pour un verre clair (verre SGG Planilux° de la société SAINT-GOBAIN GLASS), dans une variante du produit . Cette mesure est réalisée de manière classique en utilisant un luxmètre par exemple un modèle de la série T-10 de la marque Konica-Minolta positionné sur le plan de travail horizontal. Pour le verre clair, on observe que l'éclairement sur le plan de travail est supérieur à 200 lux (lx), voire à 300 lux sur une zone de travail la plus utilisée entre 100 et 300 mm. Avec le verre extra-clair, l'éclairement maximal est augmenté et la zone de travail au-delà de 300 lux élargie de 50 à 350 mm. En utilisant plusieurs panneaux (accolés les uns aux autres), on obtient une courbe de même allure avec un maximum d'éclairement sur le plan de travail pouvant dépasser 500 lux, voire 1000 lux. De la même façon pour un panneau horizontal de présentoir, l'éclairement de l'objet est accentué. La figure 6 montre une photo d'un panneau lumineux vertical 100 selon l'invention devant un plan de travail (de laboratoire) 120 avec une face avant 11 entièrement acidée. Le panneau de la figure 6 comporte un profilé aluminium 130 permettant à la fois de masquer la zone d'injection des diodes (points chauds en bordure longitudinale supérieure) et de fixer le panneau 100 au mur, le long des bords longitudinaux. La figure 7 montre une photo d'un panneau lumineux vertical 100 selon l'invention devant un plan de travail 120 (de laboratoire) avec une face avant 11 avec des bandes rectangulaires acidées 3, parallèles aux bords longitudinaux et de largeurs distinctes. Une bande adhésive opaque 140 masque la zone d'injection des diodes (agencées sur le bord longitudinal supérieur). La ou les zones de diffusion peuvent être configurées de diverses manières, les modes de réalisation décrits ci-dessus sont donnés ici à titre d'exemple nullement limitatif. REVENDICATIONS1. Panneau lumineux (100), notamment pour l'aménagement ou pour un équipement commercial, comportant : - une feuille transparente (1) en verre minéral ayant une première face principale dite face avant (11), et une deuxième face principale dite face arrière (12) et une tranche, - une pluralité de diodes électroluminescentes (2) émettant de la lumière avec un spectre d'émission dans le visible donné, agencées en regard de la tranche ou dans un trou en bordure de l'une des faces principales, pour une propagation de la lumière dans l'épaisseur de la feuille, la feuille (1) jouant alors le rôle de guide de lumière, - des moyens de diffusion (3) de la lumière guidée, pour une extraction de ladite lumière via la face avant (11), qui sont des moyens de diffusion en surface (11) occupant la majorité de la face avant, ou des moyens de diffusion en volume dont la surface projetée sur la face avant occupe la majorité de la face avant, - un réflecteur spéculaire (4), en regard des moyens de diffusion et sur la face arrière, et avec un coefficient de réflexion spéculaire au moins égal à 80% pour l'ensemble des longueurs d'onde du spectre d'émission des diodes. 2. Panneau lumineux (100) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la luminance normale est inférieure à 2000 cd/m2 et la luminance dans une direction oblique à 45° par rapport à la normale à la feuille (1), mesurée dans une zone lumineuse fonctionnelle dite de référence, par exemple au centre du panneau, est au moins cinq fois, voire au moins dix fois plus élevée que la luminance normale mesurée dans ladite zone de référence. 3. Panneau lumineux (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la luminance dans la direction oblique égale à 45° par rapport à la normale à la feuille (1) mesurée dans une zone lumineuse fonctionnelle dite de référence, par exemple au centre du panneau est au moins égale à 1500 cd/m2 voire au moins égale à 2000 cd/m2. 4. Panneau lumineux (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le réflecteur spéculaire (4) occupe de préférence au moins 90% voire 100% de la face arrière et est de préférence une couche, notamment une argenture, avec un coefficient de réflexion spéculaire de préférence supérieur ou égal à 90%, voire supérieur ou égal à 95% pour l'ensemble des longueurs d'onde dudit spectre d'émission des diodes. 5. Panneau lumineux (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de diffusion en surface (3) couvrent au moins 80% voire au moins 90% de la face avant ou la surface projetée des moyens de diffusion en volume sur la face avant couvre au moins 80% voire au moins 90% de la face avant. 6. Panneau lumineux (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de diffusion en surface (3) sont formés par l'un au moins des moyens suivants : un traitement de la première face du type sablage, attaque acide, dépôt d'émail ou de pâte diffusante, ou les moyens de diffusion en volume sont formés par gravure laser dans la feuille de verre. 7. Panneau lumineux (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le verre (1) est clair ou extra-clair et/ou le panneau est monolithique ou fait partie d'un feuilleté, d'un double vitrage. 8. Panneau lumineux (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une zone de masquage, notamment opaque et/ou en bande (130, 140), de la zone périphérique de la face avant (11) à proximité des diodes (2). 9. Panneau lumineux (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est utilisé verticalement, formant lui-même une paroi ou encore rapporté sur une paroi murale (110), notamment arrangé au-dessus d'un plan de travail horizontal (120) avec de préférence les diodes (2) avec une face émettrice en regard du bord le plus haut du panneau, panneau notamment utilisé en aménagement intérieur dans des cuisines, comme crédence, dans une salle de bains ou un cabinet de toilette, dans un bureau, un atelier, un garage, un laboratoire, ou selon une association à tout type de mobilier, notammentau niveau d'une porte coulissante ou pivotante d'armoire à glaces ou de placard, ou encore utilisé en aménagement extérieur. 10. Panneau lumineux (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il est utilisé comme étagère de présentoir, étagère de réfrigérateur notamment commercial, dalle de sol notamment pour podium, espace d'exposition.