Brevet FR2990590A1 — publié le 20131115

"Ampoule électrique, à diodes électroluminescentes, notamment de phare de véhicule automobile" DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION L'invention concerne une ampoule électrique, notamment de phare de véhicule automobile, tel qu'une motocyclette, du type comportant : - un culot arrière apte à être relié à une source de courant électrique, par exemple d'un véhicule ; et - un corps avant, qui s'étend axialement vers l'avant depuis le culot arrière et selon l'axe général de l'ampoule, constituant un émetteur de lumière qui comporte une première source lumineuse pour l'émission d'un premier type d'éclairage (Phare) et une seconde source lumineuse pour l'émission d'un second type d'éclairage (Code) en fonction de l'alimentation électrique sélective de l'une ou l'autre de ces deux sources lumineuses. Une telle ampoule de phare à incandescence à filaments existe notamment sous forme normalisée pour équiper par 20 exemple un phare de motocyclette. Les principales dimensions d'une telle ampoule sont normalisées de manière à permettre sa production sous forme d'un composant standard et son montage, en première monte ou en rechange, dans un phare. 25 Ainsi, le culot arrière est de forme générale cylindrique et il présente des dimensions normalisées, et notamment son diamètre, et il a pour fonction de permettre le montage en position et le maintien mécanique dans un composant complémentaire du phare, par exemple dans une douille, et de permettre aussi le 30 raccordement électrique de l'ampoule au circuit électrique d'alimentation du phare. Le corps avant de l'ampoule, généralement en forme d'ampoule en verre, contient les deux émetteurs de lumière qui comportent au moins deux filaments distincts enfermés dans une enveloppe en verre et dont l'un ou l'autre est alimenté sélectivement en électricité en fonction du type d'éclairement ou d'éclairage de la route que l'on souhaite obtenir parmi les deux types normalisés d'éclairage : longue portée dit éclairage "Phare" ou à courte portée dit éclairage "Code". Pour l'équipement d'un phare de motocyclette, l'ampoule est montée en position dans un corps creux réfléchissant, appelé bol de phare, et la lumière émise par chaque source lumineuse, c'est-à-dire par chaque filament, est mise en forme et réfléchie par le bol de phare pour sa projection et son éclairement vers l'avant du véhicule, et donc de la route. Selon le modèle le plus répandu équipant les motocyclettes, l'ampoule est dite du type BA 20D 35/35 Watts. Une telle ampoule standardisée alimentée sous une tension de 12 Volts et produit un flux lumineux d'environ 500 lumens (500Im). Une telle ampoule, si elle permet de produire un niveau d'éclairage satisfaisant, a pour défaut de présenter une consommation d'énergie importante, y compris lorsqu'elle est utilisée en éclairage Code, une telle consommation pouvant s'avérer un handicap notamment dans le cas d'une motocyclette dont la capacité de stockage et de chargement de la batterie, ou des batteries d'accumulateurs est réduite. La présente invention a pour but de proposer une nouvelle conception d'une ampoule, notamment de phare de véhicule automobile dont la consommation en énergie est très réduite. D'autre part, une ampoule selon l'invention peut être utilisée en lieu et place d'une ampoule standard à filaments, sans aucune modification, ni du phare, ni des moyens de montage et de raccordement électrique afin de permettre le remplacement des ampoules classiques existantes par une nouvelle ampoule selon l'invention. BREF RESUME DE L'INVENTION Dans ce but, l'invention propose une ampoule électrique, notamment de phare, du type mentionnée précédemment caractérisée en ce que ladite première source lumineuse est une première série arrière de diodes électroluminescentes, et ladite seconde source lumineuse est une seconde série avant de diodes électroluminescentes. Selon d'autres caractéristiques de l'invention : - la première source lumineuse est une première série arrière de diodes électroluminescentes, et la seconde source lumineuse est une seconde série avant de diodes électroluminescentes ; - les diodes électroluminescentes de la première série sont agencées sensiblement dans un premier plan orthogonal à l'axe général de l'ampoule, et les diodes électroluminescentes de la seconde série sont agencées sensiblement dans un second plan parallèle à l'axe général de "ampoule, notamment dans un second plan passant par l'axe général de l'ampoule ; - les diodes électroluminescentes de la première série sont réparties en deux groupes opposés agencés respectivement dans deux plans axiaux disposés de part et d'autre d'un plan axial médian de l'ampoule, et les diodes électroluminescentes de la seconde série sont réparties en deux groupes opposés agencés respectivement dans les deux plans axiaux ; - chaque série de diodes électroluminescentes comporte quatre diodes électroluminescentes réparties en deux groupes de deux diodes électroluminescentes ; - chacun des plans axiaux correspond au plan d'une plaque de dissipation thermique sur la face radialement externe de laquelle sont fixées les diodes électroluminescentes appartenant aux groupes des première et seconde séries de diodes électroluminescentes ; - l'ampoule comporte des entretoises formant dissipateurs thermiques sur lesquelles sont fixées les faces radialement internes desdites plaques de dissipation thermique ; - chaque diode électroluminescente est fixée sur la face radialement interne d'une plaque de dissipation thermique au bord d'un trou de cette plaque permettant le passage, radialement vers l'intérieur, des fils de raccordement électrique de la diode électroluminescente, et permettant le passage d'un flux d'air de refroidissement ; - l'ampoule comporte un ventilateur électrique de refroidissement qui est agencé à l'extrémité axiale avant de l'ampoule, qui souffle de l'air d'avant en arrière et qui est alimenté en énergie électrique en parallèle avec l'une ou l'autres desdites première ou seconde séries de diodes électroluminescentes ; - le ventilateur est fixé aux extrémités axiales avant des plaques de dissipation thermique de telle manière que son axe de rotation soit situé sensiblement dans le plan axial médian de l'ampoule, et de manière que le flux d'air de refroidissement produit par le ventilateur balaie chaque plaque de dissipation thermique le long de ses faces opposées radialement externe et interne. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle : - la figure 1 est une vue schématique illustrant une ampoule standard à filaments ; - la figure 2 est une vue en perspective éclatée des principaux composants mécaniques et structurels d'une ampoule de phare selon l'invention ; - la figure 3 est une vue latérale de côté de l'ampoule selon l'invention ; - la figure 4 est une vue axiale en bout en position assemblée de certains des composants de la figure 2 ; - la figure 5 est un schéma illustrant le raccordement électrique des différents composants. DESCRIPTION DETAILLEE DES FIGURES Dans la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif, des composants identiques, similaires, ou analogues seront désignés par les mêmes références. On a représenté à la figure 1, une ampoule de phare classique standard du type BA 20D 35/35Watts qui, de manière connue, comporte un culot arrière 12 standardisé dont le diamètre D1 est égale à 20mm et qui comporte, à son extrémité libre arrière, des plots 14 pour son raccordement à deux fils distincts d'alimentation électrique de l'ampoule, tandis que le culot 12 est généralement relié à la masse électrique. Le culot 12 comporte ici aussi des pattes 16 pour la fixation mécanique du culot dans un composant complémentaire (non représenté) en forme de douille du phare équipé de cette ampoule. Le culot 12 se prolonge axialement, selon l'axe principal A de l'ampoule, par un corps avant 18 à l'intérieur duquel sont agencés les filaments 20 constituant les deux sources lumineuses. Le diamètre D2 de l'ampoule en verre 18 est d'environ 35mm, tandis que la longueur axiale hors tout L de l'ampoule est 30 égale à environ 70mm. L'ampoule comporte un culot arrière 12 dont la partie arrière cylindrique est analogue à celle du culot standard 12 de la figure 1, mais dont la partie axiale avant est modifiée pour comporter une monture avant 22 comportant deux ailes avant de montage 24 planes et parallèles. Dans la description qui va suivre, l'ampoule 10 selon l'invention présente une symétrie générale de conception par 5 rapport à un plan axial médian PAM passant par l'axe A de l'ampoule 10. Les deux ailes 24 de montage sont agencées symétriquement de part et d'autre du plan axial médian PAM de l'ampoule 10. 10 L'ampoule 10 comporte ensuite, axialement vers l'avant, deux plaques principales structurelles et de dissipation thermique 26. En position assemblée, chaque plaque 26 est fixée sur une aile 24, radialement à l'extérieur de celle-ci avec sa face interne 15 27en appui et en contact sur la face externe en vis-à-vis de l'aile 24. La fixation arrière d'une plaque 26 sur une aile 24 est assurée par exemple au moyen d'une vis 28. A son extrémité arrière, chaque plaque 26 comporte une 20 série de trous débouchants 30 pour une circulation d'air de refroidissement. A son extrémité axiale avant, chaque plaque dissipatrice thermique 26 comporte une équerre transversale 32 s'étendant radialement vers l'extérieur de l'ampoule qui est soit réalisée en 25 une seule pièce avec la plaque associée 26, par exemple par découpe et pliage, soit est un élément rapporté par vissage. Les deux plaques de dissipation thermique 26 s'étendent parallèlement l'une à l'autre et symétriquement par rapport au plan axial médian et leurs extrémités avant sont maintenues l'une 30 par rapport à l'autre au moyen de deux entretoises cylindriques 34 qui sont montées entre les portions en vis-à-vis des faces radialement internes 27 des plaques 26. Chaque entretoise 34 est, comme chaque plaque 26, réalisée en métal et elle assure aussi une double fonction mécanique structurelle et de dissipateur thermique. A cet effet, chaque entretoise 34 est fixée et maintenue 5 serrée avec ses faces d'extrémité axiale en contact avec les faces internes 27 des plaques 26 au moyen de deux vis d'assemblage 36. Comme on peut le voir à la figure 4, l'assemblage vissé et serré des entretoises 34 entre les faces 27 permet une conduction lo thermique maximale et un très bon maintien mécanique en position assemblée et parallèles des plaques de dissipation thermique 26. La fonction des équerres 32, qui s'étendent radialement vers l'extérieur, est de permettre le montage - à l'extrémité axiale 15 avant de l'ampoule 10 - d'un ventilateur de refroidissement 38 qui est ici un ventilateur électrique qui est fixé sur les entretoises 32 au moyen de deux vis axiales 40. Le ventilateur 38 est conçu, lorsqu'il est alimenté en courant, pour produire un flux d'air de refroidissement axialement 20 d'avant en arrière qui balaie tout l'espace axial en direction du culot arrière 12 et qui souffle notamment de l'air de refroidissement tant entre les plaques de dissipation thermique 26 que autour de ces plaques, et notamment le long des faces latérales externes 25 des plaques 26. 25 Conformément à l'invention, chaque plaque dissipatrice thermique 26 constitue un support pour différentes diodes électroluminescentes constituant les sources lumineuses de l'ampoule selon l'invention. A titre d'exemple, chaque plaque 26 porte, sur sa face 30 radialement externe 25, un groupe axialement arrière de deux diodes électroluminescentes "Phare" DP et un groupe, axialement avant, de deux diodes électroluminescentes "Code" DC. De manière connue, chaque diode DP ou DC se présente sous la forme d'un composant électrique avec une plaquette 44 de support et de raccordement électrique. Sur sa face opposée à celle de la source émettrice de 5 lumière, chaque plaquette 44 comporte deux fils de raccordement électrique. Cette face permet aussi la fixation de la diode sur la face radialement externe 25 de la plaque dissipatrice thermique 26. Les quatre diodes DP (deux groupes de deux diodes) sont 10 situées sensiblement dans un plan PP arrière qui est globalement orthogonal à l'axe A de l'ampoule 10, tandis que les quatre diodes DC (deux groupes de deux) sont situées dans un plan PC qui passe sensiblement par l'axe A de l'ampoule 10. Chacune des deux sources lumineuses, constituée 15 respectivement par les diodes DP et par les diodes DC, est ainsi située géométriquement dans l'espace (par rapport au culot arrière 12) dans la même position que les filaments 20 de l'ampoule classique de la figure 1. De cette manière, lorsque l'ampoule selon l'invention est 20 en lieu et place d'une ampoule standard, les deux types d'éclairage ou d'éclairement obtenus sont identiques à ceux obtenus avec une ampoule classique, s'agissant de la forme des faisceaux projetés sur la route. Chaque plaquette d'une diode DP ou DL est ainsi fixée au 25 bord d'un trou ou lumière 42 de manière que la partie de raccordement électrique s'étende au-dessus du trou pour permettre le passage des fils de raccordement des diodes entre elles et au culot 20. L'ensemble de ces fils électriques passe à l'intérieur de l'ampoule entre les deux plaques 26. 30 Les quatre diodes DP sont montées en série pour constituer la première série S1 de diodes pour l'éclairage "Phare" qui est relié entre la masse électrique et une borne "+" "Phare" pour leur alimentation électrique sélective. De la même manière, les quatre diodes DC sont reliées en série pour constituer la deuxième série S2 qui est reliée électriquement à la masse et à l'autre borne "+" "Code". De manière classique, le ventilateur 38 est monté 5 électrique en parallèle avec chacune des séries S1, S2, de manière à être toujours alimenté en courant lorsque l'une ou l'autre des deux séries de diodes est elle-même alimentée. Le choix des diodes DC ou DP est tel que, pour une alimentation éclectique en 12V, sa plage de fonctionnement doit 10 être de préférence comprise entre 3 et 3,8V environ. Ainsi, pour quatre diodes montées en série, la plage de fonctionnement de la série est comprise entre 12V et environ 15V. Il est aussi possible d'utiliser des diodes électroluminescentes dont l'amplitude de tension de 15 fonctionnement est plus faible, par exemple comprise entre 2,8V et 3,4V, en intercalant alors une diode silicium, voire "Schottky", dont le seuil de tension est déterminé par la tension idéale de fonctionnement des diodes électroluminescentes. Le flux lumineux émis pour une diode électroluminescente 20 choisie est tel qu'il corresponde à une tension d'environ 3,15V, soit 12,6V pour une série de quatre diodes qui, dans le cas des motocyclettes actuellement en circulation, est la tension moyenne du circuit d'alimentation du ou des phares. Le circuit de la figure 5 peut aussi comporter une 25 protection thermique calibrée des diodes, ici à 70°C, qui est par exemple obtenue au moyen d'un "klixon" qui de manière connue, est un dispositif de sécurité se déclenchant à une certaine température. A titre d'exemple, le circuit de la figure 5 comporte un tel 30 composant 60 qui est un interrupteur qui s'ouvre au-delà d'une température de seuil déterminée. Si une diode électroluminescente DC ou DP émet un flux lumineux de 1501m à 3,15V, on dispose ainsi pour chaque série S1 ou S2 d'un flux lumineux d'une intensité de 6001m qui doit être comparé au flux moyen de 5001m d'une ampoule normalisée standard selon la figure 1. La conception de l'ensemble des moyens de dissipation thermique et de ventilation selon l'invention est de poids réduit et ses dimensions sont analogues à celles d'une ampoule classique pour permettre le montage en lieu et place de celle-ci. Chaque diode électroluminescente DC ou DP avec sa plaquette, ou "Chip" 44 peut être collée sur une face 25, ou encore de préférence soudée sur la portion en vis-à-vis de la face 25 qui est par exemple la face d'une plaque en aluminium de dissipation thermique 26. La conception selon l'invention permet de se dispenser de moyens de régulation électronique en courant ou à découpage car 15 de tels moyens absorbent en général entre 5 et 20% du rendement et augmentent le prix et le poids de l'ensemble. De plus, les essais réalisés avec de tels moyens de régulation montrent un affaiblissement du flux lumineux émis. Ainsi, de tels moyens de régulation ne seront utilisés que 20 dans le cas de circuits d'alimentation moins régulés, ou pour d'autres tensions d'alimentation. En fonctionnement, un prototype d'une ampoule selon l'invention tel qu'il vient d'être décrit a montré une température de fonctionnement de chaque diode de 50°C pour une température 25 ambiante extérieure de 28°C, c'est-à-dire une température très faible permettant une émission lumineuse maximale pour chaque diode. La consommation d'une ampoule selon l'invention est inférieure à 10Watts tant en éclairage "Code" qu'en éclairage 30 "Phare", pour une tension de circuit de 12,6V. Cette puissance réduite de 10W est particulièrement avantageuse car, par exemple dans le cas d'une optique double, la consommation n'est que de 20W, à comparer avec une consommation de 70W (deux fois 35W) pour deux ampoules classiques. On obtient de plus une légère réduction de la consommation d'essence de la motocyclette puisqu'une puissance 5 consommée de 50W correspond à environ 1/15 de cheval vapeur. De plus encore, l'utilisation de diodes électroluminescentes permet de choisir la "couleur" ou "chaleur" de l'éclairage, par exemple entre blanc neutre, blanc froid, etc. Le raccordement électrique des différentes diodes et du 10 ventilateur pourra bien entendu être effectué au moyen d'un "connecteur électrique" de faibles dimensions agencé dans l'ampoule entre les plaques 26, sans sortir du cadre de la présente invention. L'invention n'est pas limitée à la conception d'une ampoule 15 électrique à culot normalisé "20D". Elle n'est pas non plus limitée à une ampoule destinée à équiper un phare de véhicule automobile, une telle ampoule à faible consommation d'énergie pouvant notamment être proposée à usage domestique ou pour l'éclairage de locaux professionnels. REVENDICATIONS1. Ampoule électrique (10), notamment de phare de véhicule automobile, du type comportant : - un culot arrière (12) apte à être relié à une source de courant électrique ; et - un corps avant (18), qui s'étend axialement vers l'avant depuis le culot arrière (12) et selon l'axe général (A) de l'ampoule, constituant un émetteur de lumière qui comporte une première source lumineuse pour l'émission d'un premier type d'éclairage (Phare) et une seconde source lumineuse pour l'émission d'un second type d'éclairage (Code) en fonction de l'alimentation électrique sélective de l'une ou l'autre de ces deux sources lumineuses, caractérisée en ce que ladite première source lumineuse est une première série arrière (Si) de diodes électroluminescentes (DP), et ladite seconde source lumineuse est une seconde série avant (S2) de diodes électroluminescentes (DC). 2. Ampoule (10) selon la revendication 1, caractérisée en ce que les diodes électroluminescentes (DP) de la première série (Si) sont agencées sensiblement dans un premier plan orthogonal (DP) à l'axe général (A) de l'ampoule, et en ce que les diodes électroluminescentes (DC) de la seconde série (S2) sont agencées sensiblement dans un second plan parallèle (PC) audit axe général (A) de l'ampoule, notamment dans un second plan passant par l'axe général de l'ampoule. 3. Ampoule (10) selon la revendication 1, caractérisée en ce que les diodes électroluminescentes (DP) de la première série (Si) sont réparties en deux groupes opposés agencés respectivement dans deux plans axiaux disposés de part et d'autre d'un plan axial médian (PAM) de l'ampoule, et en ce que les diodes électroluminescentes (DP) de la seconde série (S2) sont réparties en deux groupes opposés agencés respectivement dans lesdits deux plans axiaux. 4. Ampoule (10) selon la revendication 3, caractérisée en ce que chaque série (S1, S2) de diodes électroluminescentes comporte quatre diodes électroluminescentes (DP/DC) réparties en deux groupes de deux diodes électroluminescentes. 5. Ampoule (10) selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisée en ce que chacun desdits plans axiaux correspond au plan d'une plaque de dissipation thermique (26) sur la face radialement externe (25) de laquelle sont fixées les diodes électroluminescentes (DP/DC) appartenant auxdits groupes des première (S1) et seconde (S1) séries de diodes électroluminescentes. 6. Ampoule (10) selon la revendication 5, caractérisée en ce qu'elle comporte des entretoises (34) formant dissipateurs thermiques sur lesquelles sont fixées les faces radialement internes (27) desdites plaques (26) de dissipation thermique. 7. Ampoule (10) selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisée en ce que chaque diode électroluminescente (DP/DC) est fixée sur la face radialement interne (27) d'une plaque de dissipation thermique au bord d'un trou (42) de cette plaque (26) permettant le passage, radialement vers l'intérieur, des fils de raccordement électrique de la diode électroluminescente, et permettant le passage d'un flux d'air de refroidissement. 8. Ampoule (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte un ventilateur électrique (38) de refroidissement qui est agencé à l'extrémité axiale avant de l'ampoule, qui souffle de l'air d'avant en arrière et qui est alimenté en énergie électrique en parallèle avec l'une ou l'autres desdites première (S1) ou seconde (S2) séries de diodes électroluminescentes. 9. Ampoule (10) selon la revendication 8, prise en combinaison avec l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisée en ce que le ventilateur (38) est fixé aux extrémitésaxiales avant desdites plaques de dissipation thermique (26) de telle manière que son axe de rotation soit situé sensiblement dans ledit plan axial médian de l'ampoule, et de manière que le flux d'air de refroidissement produit par le ventilateur balaie chaque plaque de dissipation thermique le long de ses faces opposées rad ialement externe et interne.