Brevet FR2998351A1 — publié le 20140523

Panneau de rétroéclairage à leds, à lumière tangentielle et à luminance homogène La présente invention concerne un panneau de rétroéclairage à LED et à éclairage tangentiel caractérisé en ce qu'il permet d'obtenir une uniformité de la luminance sur toute sa surface. Les panneaux d'affichage rétro-éclairés à lumière tangentielle sont bien connus de l'état de l'art. Les dits panneaux sont utilisés pour éclairer des affiches ou des décors translucides par leur arrière. Les panneaux d'affichage rétro-éclairés à LEDs et à lumière tangentielle sont généralement fabriqués à base d'un panneau de PMMA (1) (Polymethyl Methacrylate) d'une épaisseur variable en fonction du type de LED et de la quantité des dites LEDs. L'éclairement est produit par des diodes électroluminescentes (3) autrement appelées LEDs installées sur la tranche (2) dudit panneau de PMMA (1), généralement sur les quatre cotés du panneau, pour les panneaux de grande dimension, c'est à dire dont deux des cotés, dans le cas d'un panneau rectangulaire, sont supérieurs à 400 mm et un film réfléchissant (6) est installé du coté opposé de la partie visible afin de renvoyer vers l'avant la lumière émise par les diodes électroluminescentes. Le fonctionnement classique d'un dispositif de rétro-éclairage à lumière tangentielle est décrit ci-après en référence aux figures 1, 2 et 3. La lumière incidente i provenant des diodes électroluminescentes (3) transite dans la tranche (2) du panneau de PMMA (1) qui se comporte comme un collimateur optique. Il est connu que, dans un milieu transparent et homogène, la lumière se propage en ligne droite. Toutefois, la structure intrinsèque du PMMA présente des impuretés (5), que sont des imperfections de coulage ou des inclusions dans lesquelles de l'air est présent, ce qui crée des phénomènes de réfraction correspondant à un changement de direction que subit le rayon lumineux quand il traverse la surface séparant deux milieux transparents différents. La source incidente i est donc collimatée, mais une partie de l'énergie lumineuse est réfléchie par réflectance diffuse RD dans toutes les directions selon un angle d'incidence variable et aléatoire. C'est ce phénomène de réflectance diffuse qui distribue de l'énergie lumineuse vers l'avant et l'arrière du panneau de rétro éclairage. Le film réfléchissant (6) est installé en partie arrière du panneau de PMMA (1) et a pour but d'assurer une réflectance de la lumière vers l'avant du panneau de la partie de l'énergie lumineuse qui est diffusée vers l'arrière du fait de la réfraction diffuse RD ainsi renvoyée vers l'avant du panneau de rétro-éclairage, augmentant l'éclairement vers l'avant du dit panneau de PMMA (1). Il est constaté, dans les panneaux de rétro-éclairage de construction traditionnelle, que la luminance n'est pas homogène sur toute la surface dudit panneau. Cet inconvénient est en particulier visible pour les panneaux dont la dimension de l'un des cotés est d'au moins 300 millimètre. Ceci est dû au phénomène connu de l'atténuation dans la transmission de l'énergie lumineuse par absorption d'une quantité de lumière dans le PMMA du fait de son facteur d'absorption a. Le rayon lumineux incident i, guidé dans le panneau de PMMA perd de sa puissance du fait de deux phénomènes physiques, l'absorption et la diffusion, conduisant à un affaiblissement de la quantité de lumière transmise en fonction de la distance de propagation. La transmission de la lumière dans une matière plastique amorphe telle que le PMMA est définie comme le rapport de la lumière transmise à la lumière incidente du fait que la structure intrinsèque dudit PMMA qui présente, comme décrit plus haut, des impuretés, des imperfections de coulage ou des inclusions dans lesquelles de l'air est présent. Une partie de l'énergie du rayonnement incident î est ainsi absorbée par le matériau rendant non homogène la luminance du panneau (1). De fait, la partie centrale du panneau (1), la plus éloignée des diodes électroluminescentes, et pour les panneaux de grande dimension, n'a pas la même luminance que les parties à proximité de la zone de production de la lumière. Cette différence est très notable pour l'oeil de l'observateur lorsqu'il se trouve devant le panneau éclairé. L'invention a pour but de pallier à l'inconvénient précité de manque d'homogénéité lumineuse des panneaux de rétroéclairage à LEDs et à lumière tangentielle ainsi qu'il va être décrit ci-après en regard des dessins annexés qui représentent : 2 9 9 8 3 5 1 3 - La figure 1/6 montre en vue de face le panneau de PMMA (1) avec les LEDs (3) positionnées sur la tranche (2) dudit panneau (1); - La figure 2/6 montre en vue de section le panneau de PMMA (1) avec les LEDs (3) fonctionnant à une longueur d'onde comprise entre 450 et de 5 760 nM et positionnées sur la tranche (2) dudit panneau (1), les miroirs imprimés réfléchissants (4), le film réfléchissant (6) et le sens de diffusion du rayon lumineux incident i ; - La figure 3/6 montre en vue de section la diffraction du rayon incident i en réfraction diffuse RD au cours de sa propagation dans le panneau de 10 PMMA (1) lorsque le dit rayon incident i rencontre une impureté (5) et la diffraction du rayon diffusant en réfraction diffuse RD' lorsque le rayon diffusant RD rencontre un motif réfléchissant imprimé (4); - La figure 4/6 représente la courbe d'atténuation Cl de la luminance relevée par la demanderesse sur des panneaux de rétro-éclairage d'une 15 largeur de 600 mm avec un éclairage à led et la courbe d'atténuation C2 de la luminance résultant de l'utilisation des miroirs imprimés (4). La courbe C2, horizontale, montre l'homogénéité de la luminance résultante mesurée sur toute la surface du panneau de PMMA (1). - La figure 5/6 montre en vue de face arrière le panneau de PMMA (1) et un 20 exemple d'organisation géométrique des miroirs réfléchissants imprimés (4). - La figure 6/6 montre en vue de face arrière le panneau de PMMA (1) et un autre exemple d'organisation géométrique des miroirs réfléchissants imprimés (4); 25 Des miroirs réfléchissants (4) sont imprimés en sérigraphie ou en impression numérique sur la partie arrière du panneau de PMMA (1) avec une encre de couleur blanche et ayant un fort pouvoir réfléchissant. Ces miroirs réfléchissants imprimés (4) vont se comporter en miroirs de la réflectance diffuse RD et vont renvoyer une partie de l'énergie lumineuse vers l'avant du panneau de - 30 PMMA (1) en réflectance diffuse RD'. L'arrangement de ces miroirs réfléchissants imprimés (4) et leur surface sont tels que la surface par dm2 couverte par les dits miroirs réfléchissants imprimés (4) est plus en plus importante au fur et à mesure que l'on se rapproche du centre du panneau. Ainsi, plus on se rapproche du centre, donc plus on s'éloigne de l'origine de l'émission lumineuse, plus la surface et la densité des mroirs réfléchissants augmente et ce manière directement proportionnelle à l'affaiblissement. Cette augmentation de l'aire couverte par les miroirs imprimés réfléchissants (4) va augmenter la quantité d'énergie lumineuse en réflectance diffuse RD' dans une même proportionnalité que l'affaiblissement de lumière lié au facteur d'absorption a. Cette proportionnalité se décrit sous la forme d'une décroissance géométrique dont la raison est fonction de la qualité du matériau PMMA à transmettre la lumière et de son épaisseur. L'illustration de la figure 5 montre les miroirs réfléchissants imprimés (4) de forme ronde, mais toute autre forme géométrique telle que carré ou losange peut être utilisée à la condition que l'accroissement de la variation de leur aire, soit proportionnelle à l'éloignement de la source lumineuse et donc à l'affaiblissement lié au facteur d'absorption a. Dans une autre variante de l'invention, les miroirs réfléchissants imprimés (4) ont une aire identique, mais leur arrangement sur la surface du panneau de PMMA (1) est conçu de telle manière que leur densité est proportionnelle à l'éloignement de la source lumineuse et donc à l'affaiblissement lié au facteur d'absorption a. Dans autre caractéristique technique de l'invention les miroirs 20 réfléchissants (4) sont imprimés sur un film transparent adhésif qui est contrecollé sur l'arrière du panneau de PMMA (1). REVENDICATIONS1. Panneau de rétroéclairage à LEDs et à éclairage tangentiel permettant d'obtenir une uniformité de la luminance sur toute sa surface constitué d'un panneau de PMMA (1) imprimé de miroirs réfléchissants (4), de LEDs (3) éclairant la tranche dudit panneau (1) et d'un film réfléchissant (6), caractérisé en ce des miroirs réfléchissants (4) sont imprimés sur l'arrière du panneau de PMMA (1) et permettent de renvoyer vers l'avant dudit panneau de PMMA (1) une partie de l'énergie lumineuse correspondant à la réfraction diffuse RD, les dits miroirs réfléchissants imprimés (4) étant d'une surface variable caractérisés en ce que l'intégrale de leur surface par dm2 soit augmentée de manière directement proportionnelle à l'atténuation lumineuse intrinsèque du panneau de PMMA par absorption et par réfraction. 2. Panneau de rétroéclairage à LEDs et à éclairage tangentiel, selon la revendication 1, caractérisé en ce que les miroirs réfléchissants (4) sont imprimés sur un film transparent qui est contre-collé sur l'arrière du panneau de PMMA (1). 3. Panneau de rétroéclairage à LEDs et à éclairage tangentiel, selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'aire en dm2 couverte par les miroirs réfléchissants (4) soit augmentée de manière directement proportionnelle à l'atténuation lumineuse intrinsèque du panneau de PMMA par absorption et par réfraction du fait de l'accroissement de la surface des dits miroirs réfléchissants (4) soit de leur densité sur la surface du panneau de PMMA (1).