Brevet FR2962878A1 — publié le 20120120

La présente invention concerne un dispositif pour la modularité et la régulation d'éclairages électroluminescents d'intérieur à usage des particuliers ou des professionnels. La modularité mécanique résultant du brevet permet de modifier à volonté le diagramme de rayonnement de l'éclairage et le dépanner simplement par substitution des éléments qui le 5 composent. La régulation de l'éclairage résultant du brevet permet d'asservir l'intensité d'éclairage sur la lumière du jour environnant l'éclairage et en fonction de l'heure de la journée sur des critères physiologiques. Le procédé d'assemblage appliqué à un tube électroluminescent est présenté en Figure 1: 10 procédé d'assemblage d'un tube électroluminescent. Le procédé d'assemblage appliqué à une ampoule électroluminescente est présenté en Figure 2 : procédé d'assemblage d'une ampoule électroluminescente. Le procédé d'assemblage appliqué à une lampe électroluminescente est présenté Figure 3 : procédé d'assemblage d'une lampe électroluminescente. 15 Les dispositifs d'éclairages électroluminescents actuellement réalisés sont constitués d'éléments éclairants fixés rigidement dans un boîtier et pilotés en courant électrique pour une consigne d'intensité lumineuse prédéterminée en usine ou par commande externe. Le synoptique de ces dispositifs est présenté Figure 4 : synoptique des dispositifs d'éclairages actuels. 20 L'invention s'applique aux éclairages composés de un ou plusieurs éléments éclairants (Diode Electroluminescente) et de un ou deux connecteurs suivant la forme de l'éclairage « ampoule », « tube » ou « lampe ». Les éléments éclairants sont des diodes électroluminescentes de puissance, déposées sur substrat plat. 25 Un éclairage réalisé avec le dispositif de modularité objet de l'invention se compose en fonction de sa forme (ampoule ou tube ou lampe) de : - Un ou deux connecteurs (3) (qui ne font pas l'objet de cette invention), ayant fonction d'interface avec le support de l'éclairage, Les connecteurs sont des embouts standards du secteur de l'éclairage (tel que E27) ou des embouts spécifiquement développés. L'usage d'embouts standards donne la possibilité de substituer les éclairages actuels (ampoule à incandescence, ampoule basse consommation, tube fluorescent, ...) par un éclairage élaboré avec le dispositif de modularité et/ou de régulation objet de cette invention. - Un ou deux boîtiers électroniques (4) suivant la forme de l'éclairage (ampoule, tube, lampe), ayant fonction de conversion de tension d'alimentation, de pilotage des 30 35 éléments éclairants (ces fonctions ne font pas l'objet de cette invention) avec ou non la fonction de régulations de l'éclairage (objet de l'invention) La fonction de conversion de tension est réalisée en fonction de l'état de l'art du métier d'électronicien. 40 La fonction de pilotage en courant des éléments éclairants est réalisée par Modulation de Largeur d'lmpulsion(MLI) en fonction de l'état de l'art du métier d'électronicien. L'utilisateur de l'éclairage passe sa consigne d'intensité lumineuse à l'éclairage via une télécommande de type infrarouge ou électromagnétique. Le boîtier électronique est donc équipé d'une fonction du commerce pour recevoir et traiter cette consigne en fonction de la télécommande retenue. La fonction de régulation fait l'objet de l'innovation. Sa description se trouve dans la suite du document. - Un corps (1), ayant fonction de support mécanique et de conducteurs électrique pour le pilotage en courant des éléments éclairants (objet de l'innovation), Le corps est un tube de forme linéaire, circulaire ou quelconque, ayant pour fonction de supporter les modules éclairants. Des lignes conductrices électriques (2) sont réparties angulairement en périphérie du corps. L'une de ces lignes sert de potentiel de masse pour l'ensemble des modules éclairants. Chacune des autres lignes sert au pilotage en courant des modules éclairants et sont nommées « ligne conductrice de pilotage ». A l'intérieur de ce tube se trouve une ligne conductrice supplémentaire, « ligne conductrice centrale » qui est utilisée pour disposer de la tension à chaque extrémité du corps et des embouts, lorsque la forme de l'éclairage est un tube. Le corps est présenté en Figure 5 : Corps du procédé d'assemblage. - Un ou plusieurs modules éclairants (7) (objet de l'innovation), Un module éclairant (7) se compose : o D'un élément éclairant (9) qui se caractérise par son intensité lumineuse, sa couleur d'émission et son diagramme de rayonnement. Ces données sont fournies par son fabricant. o D'un organe mécanique qui : ^ N'a pas de forme extérieure particulière, tel que par exemple sphère, cube, pyramide, dodécaèdre 70 Des exemples de forme de module sont présentés en Figure 6: Exemples de forme de modules. 45 50 55 60 65 3 ^ Supporte l'élément éclairant (9) et dissipe sa chaleur, ^ S'interface avec le corps, mécaniquement et électriquement par deux palpeurs (10) situés sur la couronne interne (11) qui viennent au contact de la ligne conductrice de potentiel (2) de masse et d'une des lignes de potentiel de pilotage (2) (cf. Figure 12). Si le corps (1) est constitué de quatre lignes conductrices (par exemple), le nombre de type de module éclairant est de trois. Cet exemple se trouve en Figure 7: Exemple de corps à 4 lignes conductrices. Le dispositif de modularité de l'éclairage objet de l'invention donne la possibilité à son utilisateur de : - composer son éclairage avec des modules éclairants (7), de différentes formes, équipés d'éléments éclairants de caractéristiques différentes et en quantité de son 85 choix, Un exemple de composition est donné en Figure 8 : Exemple de composition. - répartir les modules éclairants (7) tout au long du corps (1) et d'en orienter la direction par rotation dans le plan perpendiculaire au corps, La répartition et l'orientation des modules éclairants permettent de régler la zone et 90 le diagramme de rayonnement de l'éclairage. Un exemple de répartition est donné en Figure 9 : Exemples de répartition. Le dispositif de pilotage en courant, (qui ne fait pas l'objet du brevet) par ligne conductrice (2) combiné à la gestion d'une consigne passée via une télécommande donne la possibilité à son utilisateur de régler différemment l'intensité de courant dans chacune des lignes 95 conductrices (2) du corps de l'éclairage. Le réglage de l'intensité de courant dans une ligne conductrice de pilotage (2) provoque une variation de l'intensité lumineuse de chacun des modules éclairants qui se trouvent sur cette ligne. Par exemple : Modules N° Ligne Conductrice Mod1, Mod2, Mod5 A Mod3, Mod6 8 Mod4, Mod7 C 75 80 100 4 Un exemple de synoptique de câblage est donné en Figure 10 : Exemple de synoptique de câblage. 105 La variation d'intensité du courant d'une ligne conductrice (2) provoque une variation d'intensité lumineuse de l'éclairage et de sa température de couleur. La combinaison du pilotage des lignes conductrices (2) permet de régler l'intensité lumineuse et la température de couleur de l'éclairage. Le dispositif de régulation d'éclairage (qui fait l'objet du brevet) combine deux fonctions qui 110 sont la régulation en fonction de la lumière du jour et la régulation en fonction de l'heure. Cette fonction de régulation en fonction de la lumière du jour a pour particularité de pouvoir fonctionner lorsque l'éclairage éclaire ou non. Cette régulation consiste à mesurer l'intensité de la lumière du jour, en dehors des phases de pilotage en courant des modules éclairants (7), puis d'utiliser cette information d'intensité 115 lumineuse pour la retrancher de la consigne d'intensité lumineuse passée par télécommande. Ce qui provoque une réaction du dispositif de pilotage en courant. Ainsi l'éclairage émet une intensité lumineuse en fonction de l'intensité lumineuse du jour. Le diagramme de régulation est donné en Figure 11: Diagramme de régulation en fonction de l'heure et de la lumière du jour. 120 Le diagramme de mesure de l'intensité lumineuse n'est pas donné dans le descriptif du brevet. La fonction de régulation en fonction de l'heure fonctionne indépendamment de la fonction de régulation en fonction de la lumière du jour. Cette fonction est réalisée en fonction d'une tabulation de la perception physiologique de la lumière. Le contenu de cette table devra être 125 vraisemblablement différent par pays. La figure 1 présente un éclairage de type tube, pouvant se substituer à un tube fluorescent, qui se compose d'un corps (1), de deux connecteurs (3), de deux boîtiers électroniques (4) et de plusieurs modules éclairants (7). La figure 2 présente un éclairage de type ampoule, pouvant se substituer à une ampoule 130 incandescente qui se compose d'un corps (1), d'un connecteur (3), d'un boîtier électronique (4) et de plusieurs modules éclairants (7). La figure 3 présente une lampe qui se compose d'un corps (1), d'un connecteur (3), d'un boîtier électronique (4) et de plusieurs modules éclairants (7). La figure 4 présente le synoptique d'un éclairage standard actuel dont la mise sous tension 135 s'effectue par un interrupteur, avec éventuellement un variateur et une source d'éclairage. La figure 5 présente le corps (1) du dispositif éclairant avec ses lignes conductrices (2). Le nombre de ces lignes est fonction du nombre de type de module éclairant (7) que l'on souhaite pouvoir utiliser dans l'éclairage. La figure 6 présente différents exemples de forme pour le module éclairant (7). La figure 7 présente la position des palpeurs (10) en fonction du type (A,B ou C) du module éclairant (7). La figure 8 présente un exemple de composition de tube éclairant. La figure 9 présente la capacité de répartition linéique des modules éclairants (7) et la capacité de rotation des modules éclairants dans un plan perpendiculaire à l'axe du corps (1). La figure 10 présente un exemple de répartition des modules éclairants (Mod1 à Mod5) par lignes conductrices (A,B ou C), La figure 11 présente un synoptique de la régulation de l'éclairage en fonction de l'heure et de la lumière du jour. La figure 12 présente le positionnement des palpeurs (10) dans la couronne interne (11) aux modules éclairants (7) et l'assemblage de cette couronne sur le corps(1) de l'éclairage. La structure des différentes pièces de l'éclairage est constituée : - du corps (1) réalisé en époxy avec à sa surface et en son milieu des lignes conductrices en cuivre, - Pour satisfaire aux enjeux du développement durable, le matériau pourra être un bio 155 matériau. - de connecteur du commerce, - de boîtiers électroniques réalisés à l'aide d'un tube en époxy et d'une électronique qui comporte la fonction de conversion et/ ou non les fonctions de régulation. Ces fonctions sont réalisées à l'aide de composants du commerce. - de modules éclairants réalisés en métal avec une optique synthétique pour protéger l'élément éclairant. L'élément éclairant est une diode électroluminescente du commerce. Dans une version plus aboutie, le module sera réalisé en biomatériaux avec une partie métallique faisant office de radiateur pour évacuer la chaleur de l'élément éclairant. L'invention est susceptible d'application pour tous les éclairages d'intérieurs utilisant la technologie électroluminescente, car le dispositif s'adapte à tous les types d'éclairage (ampoule, tube) et de connecteurs. Les éclairages d'intérieurs fondés sur cette invention peuvent équiper des locaux de 170 particuliers ou professionnels (entreprises, collectivités, commerces,...). Le dispositif de modularité donne des avantages logistiques à son producteur et à son utilisateur, en harmonie avec les enjeux du Développement Durable. Ces avantages logistiques sont : 140 145 150 160 165 6 - la production dissociée par l'industriel, de corps, de connecteurs, de boîtiers 175 électroniques et de modules éclairants, - la production par l'industriel, d'éclairage par assemblage « simple » des éléments que sont un corps, le(s)connecteur(s), le(s) boîtier(s) électronique(s) et le(s) module(s) éclairant(s), - la distribution par l'industriel, d'éclairage complet ou d'élément de l'éclairage (corps, 180 boîtier ...) de cet éclairage, - le réglage par l'utilisateur de la couverture lumineuse de son éclairage, par sélection (caractéristique de l'élément éclairant: diagramme de rayonnement, couleur), répartition et orientation des modules d'éclairages sur le corps de l'éclairage, A titre d'exemple, l'utilisateur qui souhaite éclairer, l'angle d'une pièce peut 185 concentrer les modules éclairants et les orienter dans sa direction pour lui allouer le maximum d'éclairage. - la modification par l'utilisateur, de la configuration de son éclairage (type de régulation dans les boîtiers électroniques, nombre et caractéristique des modules rayonnants), 190 - le dépannage par l'utilisateur de son éclairage, par échange de module éclairant (constat visuel de la panne d'un élément éclairant) ou de boîtier électronique (constat effectif de la panne « générale » de l'éclairage), - la réparation par le producteur des modules éclairants, par échange de l'élément éclairant, 195 - le démantèlement et le recyclage par élément de l'éclairage. Pour information et à contrario de la technologie fluorescente, l'élément d'éclairage électroluminescent a pour avantage d'avoir : - un spectre lumineux hors du domaine ultraviolet et uniforme dans la plage de fréquence de la vision humaine, 200 - un temps d'allumage instantané - pas de bruit acoustique ou électrique, pas de rayonnement électromagnétique, - est un déchet électronique « standard » et ne présente pas le danger d'un tube en verre rempli de gaz de mercure sous pression. Le dispositif de régulation de l'éclairage autorise un réglable de la commande en intensité 205 lumineuse par télécommande et par conséquent sans adaptation des locaux. Ce réglage peut s'appliquer à partir d'une même télécommande, à l'ensemble des éclairages d'une même pièce ou pour le réglage individuel d'éclairage. 7 La fonction de régulation en fonction de la lumière du jour permet ainsi d'optimiser l'éclairage sur une commande en intensité et ainsi d'optimiser la consommation électrique 210 pour l'éclairage et de régler automatiquement l'intensité lumineuse de l'éclairage en fonction des variations d'éclairage extérieur (passage de nuage, transition jour nuit) et évite à l'utilisateur de le régler via sa télécommande. La fonction de régulation en fonction de l'heure joue sur la consigne en l'augmentant ou la diminuant automatiquement suivant des tables physiologiques. 215 La couleur de l'éclairage s'obtient par une composition mélangeant des modules éclairants équipées de Led de couleurs différentes. Le réglage de la température de couleur s'effectue par l'utilisateur, via la télécommande qui règle l'intensité lumineuse de chacune des couleurs, pour passer par exemple du rouge au blanc via tous les tons de rose, dans le cas ou l'éclairage est configuré de Led rouges et blanches. Cette fonction s'apparente à de la 220 luminothérapie sans en avoir la performance. La fonction de régulation en fonction de l'heure couplée à la fonction de régulation sur l'ambiance lumineuse assure une régulation physiologique de l'intensité lumineuse de 223 l'éclairage et évite à l'utilisateur de le régler via sa télécommande.