Brevet FR3005340A1 — publié le 20141107

LUMINAIRE A DEL ET CANDELABRE EQUIPE D'UN TEL LUMINAIRE La présente invention concerne les dispositifs d'éclairage, et porte en particulier sur un luminaire à DEL 5 et sur un candélabre équipé d'un tel luminaire. Dans le domaine de l'éclairage public, les luminaires à lampe à décharge (par exemple au sodium haute pression) qui étaient classiquement utilisés sont progressivement remplacés par des luminaires à diodes 10 électroluminescentes (DEL). En effet, en raison des progrès technologiques de ces dernières années dans le domaine des DEL, celles-ci ont maintenant une puissance d'éclairement comparable aux lampes à décharge classiques, une consommation électrique 15 plus faible et une durée de vie plus longue. Les DEL permettent donc d'une part des économies d'énergie et d'autre part des frais de maintenance inférieurs à ceux des lampes à décharge classiques, ce qui les rend particulièrement attractives pour une utilisation 20 dans l'éclairage public. Un luminaire selon l'état antérieur de la technique est, par exemple, représenté sur la Figure 1. Un tel luminaire 1 comprend un support 2, destiné à être fixé à une enveloppe elle-même fixée à un candélabre 25 (non représentés), une interface thermique 3, une carte à circuits imprimés 4 portant des DEL 5, ladite carte circuits imprimés 4 étant montée en contact thermique avec l'interface thermique 3, une couche optique 6 constituée d'une pluralité d'éléments de diffusion de lumière 7 30 individualisés, ladite couche optique 6 étant disposée sur la carte à circuits imprimés 4 de telle sorte que chaque DEL 5 est située au centre optique de l'un des éléments de diffusion de lumière 7 et une verrine 8 recouvrant ladite couche optique 6, la carte à circuits imprimés 4, l'interface thermique 3, empilées dans cet ordre sur le support 2. La verrine 8 est fixée de manière étanche par son rebord périphérique au support 2. La carte à circuits imprimés 4 et l'interface thermique 3 sont fixées au support par des vis. Le rôle de la verrine 8, à surface externe plate, est de protéger les différents éléments du luminaire 1 qu'elle recouvre, tout en rendant, par sa surface externe plane, l'accumulation de salissures sur la face fonctionnelle du luminaire 1 minimale, pour un éclairage optimal. En effet, en l'absence de la verrine 8, les reliefs formés par les éléments de diffusion de lumière 7 de la couche optique 6 conduiraient rapidement à un obscurcissement de la face fonctionnelle du luminaire 1, par accumulation de salissures. Un premier inconvénient de cet état de la technique est la difficulté de positionner la couche optique 6 par rapport à la carte à circuits imprimés 4 afin que les DEL 5 soient chacune au centre optique de l'un des éléments de diffusion de lumière 7 individualisés de la couche optique 6. Ceci nécessite une opération de montage pour un 25 positionnement précis des éléments de diffusion de lumière 7 individualisés par rapport aux DEL 15 et donc un temps de montage non négligeable. Un autre inconvénient de cet état de la technique est la perte de lumière à l'interface couche optique 30 6/verrine 8. En effet, comme indiqué plus haut, la couche optique 6 est nécessaire pour une bonne diffusion de la lumière émise par les DEL 5, tandis que la verrine 8 est rendue nécessaire pour recouvrir le luminaire 1 en assurant une accumulation de salissures minimale sur la face fonctionnelle du luminaire 1. La présence de deux couches distinctes donne naissance à une interface optique provoquant une perte de lumière, préjudiciable au rendement optique du luminaire 1 dans son ensemble. La présente invention a pour objet de surmonter les inconvénients de l'état antérieur de la technique, et a pour objet un luminaire à DEL, comprenant un support sur lequel est monté une carte à circuits imprimés portant sur sa face exposée une fois montée sur ledit support une ou plusieurs DEL, caractérisé par le fait qu'il comprend en outre une verrine de diffusion de lumière et de protection fixée de manière étanche par son rebord périphérique sur ledit support et recouvrant de manière étanche ladite carte à circuits imprimés, ladite verrine comprenant une face interne, tournée vers la carte à circuits imprimés, dans laquelle sont formés d'un seul tenant un ou plusieurs éléments de diffusion de lumière de telle sorte que, lorsque la verrine est montée sur le support, chaque DEL est au centre optique d'un élément de diffusion de lumière, la face externe de la verrine opposée à ladite face interne étant plate. Ainsi, les éléments de diffusion de lumière étant intégrés à la verrine, l'opération de positionnement de la couche optique de l'état antérieur de la technique est supprimée, et le simple montage de la verrine sur le support garantit un positionnement précis des éléments de diffusion de lumière sur la carte à circuits imprimés. Le temps de montage du luminaire de l'invention est donc raccourci, ainsi que son coût. En outre, les éléments de diffusion de lumière étant formés dans la masse de la verrine, d'un seul tenant avec celle-ci, l'interface qui était présente dans le luminaire selon l'état antérieur de la technique est supprimée, ayant pour conséquence la suppression de perte de lumière. Le rendement lumineux du luminaire de l'invention est donc meilleur que celui du luminaire selon l'état antérieur de la technique. La position et l'agencement des éléments de diffusion de lumière sur la face interne de la verrine sont déterminés en fonction des positions des DEL sur la carte à circuits imprimés et des exigences d'éclairement du luminaire. Ledit ou lesdits éléments de diffusion de lumière peuvent être des prismes, des lentilles, ou une combinaison de prismes et de lentilles. Lesdits éléments de diffusion de lumière peuvent tous être du même type, prisme ou lentille, ou peuvent également être de type différents, savoir un assemblage de prismes et de lentilles. Selon une caractéristique particulière, le luminaire comprend en outre une couche d'interface thermique montée entre la carte à circuits imprimés et le support. La couche d'interface thermique, en contact avec le support, permet d'assurer un pont thermique entre la carte à circuits imprimés, qui génère beaucoup de chaleur lorsque les DEL sont en fonctionnement, et le support qui sert de dissipateur thermique. Une résine thermoconductrice peut être prévue entre l'interface thermique et la carte à circuits imprimés et/ou le support, pour favoriser la conduction thermique entre les éléments en contact et donc la dissipation de chaleur. La couche d'interface thermique peut être un matériau composite, électriquement isolant et thermoconducteur. On pourrait également imaginer une couche d'interface thermique constituée uniquement de résine, bien que la solution d'une couche d'interface thermique constituée par une plaque en matériau composite soit préférée, celle-ci étant apte à dissiper intrinsèquement une partie de la chaleur. Les dimensions de la couche d'interface thermique sont au moins égales à celles de la carte à circuits imprimés, mais peuvent être supérieures, pour favoriser davantage la dissipation de chaleur. La carte à circuits imprimés peut comprendre plusieurs DEL, agencées en groupes sur la carte à circuits imprimés. Par exemple, les DEL peuvent être organisées en six groupes de neuf DEL, chaque groupe étant de préférence sur une carte à circuits imprimés individualisée. Selon une caractéristique particulière, les groupes de DEL peuvent être symétriques par rapport à une ligne longitudinale moyenne et/ou une ligne transversale moyenne de la verrine. Les groupes de DEL peuvent aussi être organisés suivant plusieurs rangées et/ou plusieurs colonnes, chaque groupe de DEL comprenant une ou plusieurs rangées et/ou colonnes de DEL. Les éléments de diffusion de lumière sur la face interne de la verrine sont alors organisés de façon correspondante, toujours pour que chaque DEL soit au centre optique de l'un des éléments de diffusion de lumière. La verrine peut être en verre, en verre organique, en particulier les polymères transparents tels que le poly(méthacrylate) de méthyle (PMMA), le polycarbonate (PC), le poly(éthylène téréphtalate) (PET), le poly(éthylène naphtoate) (PEN) et les copolymères de cyclooléfines (COC). Elle peut notamment être moulée par injection. Le fait d'avoir les éléments de diffusion de lumière intégrés à la verrine permet donc d'avoir un seul moule, au lieu des deux nécessaires suivant l'état de la technique, d'une part pour la verrine et d'autre part pour la couche optique. Selon une caractéristique particulière, l'indice de réfraction de la verrine est compris entre 1,5 et 1,9. Des rayures peuvent également être formées sur la face interne de la verrine, entre les éléments de diffusion de lumière, pour augmenter la diffusion par celle-ci de la lumière émise par les DEL et donc le rendement du luminaire. La verrine peut porter sur son rebord périphérique un joint étanche pour la fixation de manière étanche de la verrine sur le support. L'invention porte également sur un candélabre, caractérisé par le fait qu'il est équipé d'au moins un 15 luminaire tel que décrit ci-dessus. Pour mieux illustrer l'objet de la présente invention, on va en décrire ci-après, à titre illustratif et non limitatif, un mode de réalisation préféré, en référence aux dessins annexés. 20 Sur ces dessins : - la Figure 1 est une vue en perspective éclatée d'un luminaire à DEL selon l'état antérieur de la technique ; 25 - la Figure 2 est une vue de face d'un luminaire à DEL selon la présente invention ; - la Figure 3 est une vue du détail D de la Figure 2 ; 30 - la Figure 4 est une vue en perspective éclatée similaire à la Figure 1 du luminaire de la Figure 2 ; - la Figure 5 est une vue en perspective de la face interne de la verrine du luminaire de la Figure 2 ; et - la Figure 6 est une vue en coupe transversale d'une moitié du luminaire de la Figure 2. Si l'on se réfère aux Figures 2 à 6, on peut voir que l'on y a représenté un luminaire 11 selon la présente invention. Comme le luminaire 1 de l'état antérieur de la technique représenté sur la Figure 1, le luminaire 11 selon la présente invention comporte un support 12, une interface thermique 13, une carte à circuits imprimés 14 portant des diodes électroluminescentes (DEL) 15, et une verrine 18, dans laquelle sont formés d'un seul tenant des prismes 17 de diffusion de lumière. Le support 12 est de forme hexagonale, avec une zone principale 20 au centre de laquelle est formée un logement central 21 pour accueillir l'interface thermique 20 13, la carte à circuits imprimés 14 et la verrine 18. La zone principale 20 est délimitée par un contour circulaire 23. Des rainures 24 sont en outre formées sur la zone principale 20, à l'exclusion du logement central 21. En 25 effet, le support 12, en métal (de préférence en aluminium), sert de dissipateur thermique pour la puissance dégagée par les DEL 15, les rainures 24 servant alors à augmenter, pour une même dimension globale du support 12, la surface de contact avec l'air du support 12 pour 30 favoriser la dissipation de chaleur. Des évidements 22 sont formés aux sommets de l'hexagone délimitant le luminaire 11, pour la fixation du support 12, par exemple à une enveloppe de luminaire , elle-même fixée ensuite à un candélabre. Enfin, un dispositif 25, constitué d'une languette en saillie percée à son extrémité libre d'un 5 trou, est monté sur l'un des côtés formant l'hexagone pour servir de détrompeur lors du montage. Des ergots latéraux 26 et centraux 27, percés en leur centre d'un canal débouchant sur le côté du support 2 opposé à celui sur lequel est formé le logement central 21, 10 sont formés dans le logement central 21, respectivement en bordure et au centre de celui-ci, pour la fixation de la verrine 18, comme cela sera décrit ci-après. Le support 12 est en métal, notamment en acier inoxydable ou en aluminium. 15 Le support 12 est formé par moulage en coquille. L'interface thermique 13 est constituée d'un matériau composite, électriquement isolant et thermoconducteur. L'interface thermique 13, une fois montée, est en contact par l'une de ses faces avec la carte 20 à circuits imprimés 14, et par l'autre de ses faces avec le support 12, et sert de pont thermique entre ces deux éléments pour faire dissiper par le support 12 la chaleur émise par les DEL 15 sur la carte à circuits imprimés 14. L'interface thermique 13 est, de préférence, 25 recouverte d'une résine ou graisse blanche favorisant l'échange thermique entre les éléments en contact. La carte à circuits imprimés 14 porte plusieurs DEL 15, agencées dans le mode de réalisation représenté sur les Figures 2-6 en six groupes de neuf DEL, chaque groupe 30 comportant trois rangées de trois DEL chacune. La carte à circuits imprimés 14 est elle-même formée de six éléments, chaque élément portant l'un des groupes de neuf DEL 15. On peut remarquer que les groupes de DEL sont symétriques par rapport à la ligne longitudinale moyenne de la carte à circuits imprimés 14. La verrine 18 est en forme de bac, et comporte un 5 fond plat rectangulaire à coins arrondis, un rebord légèrement incliné étant formé en périphérie du fond. Une rainure 18a est formée dans l'épaisseur du rebord, dans un plan parallèle au fond, pour recevoir un joint d'étanchéité 31, garantissant l'étanchéité de l'assemblage verrine 10 18/support 12 une fois assemblés. La face externe en utilisation de la verrine 18 est plate, correspondant au fond plat précédemment décrit. La face interne de la verrine 18 opposée à la face externe porte des prismes de diffusion de lumière 17, 15 un en regard de chaque DEL 15 de la carte à circuits imprimés 14 une fois le luminaire 11 entièrement assemblé, chaque prisme de diffusion de lumière 17 comportant une cavité 17a correspondant sensiblement au centre optique du prisme 17 respectif. Chaque DEL 15, une fois le luminaire 20 11 assemblé, est située sensiblement au niveau de cette cavité 17a. Les prismes 17 sont formés dans la direction d'épaisseur de la verrine 18, et ont sensiblement une forme de plot en forme de trapèze en coupe suivant un plan 25 parallèle au fond de la verrine 18. La face supérieure de chaque prisme 17 est sensiblement parallèle au fond de la verrine 18, la cavité 17a étant formée dans cette face supérieure. La face interne de la verrine 18 porte en outre 30 des goujons centraux 29 et périphériques 30, formés en regard des ergots, respectivement centraux 27 et latéraux 26, formés dans le logement central 21, et permettent de positionner correctement la verrine 18 lors de son assemblage au support 12. Des vis, en face arrière du support 12, traversent le support 12 pour venir se visser dans les 5 goujons 29 et 30 pour fixer la verrine 18 sur le support 12 par vissage. Des trous correspondants sont formés dans l'interface thermique 13 et la carte à circuits imprimés 14 pour le passage des goujons 29, 30. 10 D'autres trous sont également formés dans l'interface thermique 13 pour le passage de fils d'alimentation des DEL 15. La verrine 18, en PMMA ou autre verre organique, est formée par moulage par injection. 15 Les éléments 32 viennent de moulage avec la verrine 18 lorsque celle-ci est formée par moulage par injection. Des rainures 33 sont en outre formées sur la face interne de la verrine 18, à la base des prismes 17 et entre 20 ceux-ci, pour augmenter la diffusion de la lumière par la verrine 18. Le montage de l'ensemble est le suivant. Tout d'abord, un écrou 9 est inséré dans chacun des éléments 32 de la verrine 18. 25 Ensuite, la carte à circuits imprimés 14 est montée sur la verrine 18. Chaque élément de la carte à circuits imprimés 14 (un élément portant neuf DEL 15 dans le mode de réalisation représenté) est positionné sur un groupe correspondant de 30 neuf prismes 17 de la verrine 18. Comme on peut le voir sur la Figure 5, dans chaque groupe de neuf prismes 17, deux prismes 17 portent chacun un ergot 34, qui vient s'insérer dans un trou correspondant de l'élément de carte à circuits imprimés 14, pour un positionnement exact de l'élément de carte à circuits imprimés 14 sur la verrine 18. Une fois la carte à circuits imprimés 14 5 intégralement positionnée sur la verrine 18, on pose dessus l'interface thermique 13, puis le support 12, en faisant correspondre les ergots 26, 27 avec les goujons respectifs 29, 30. Des vis (non représentées) sont ensuite insérées 10 depuis le côté du support 12 opposé à celui sur lequel est montée la verrine 18, pour passer à travers les ergots 26, 27 et goujons 29, 30. Les couples ergots 27/goujons 29 fixent la verrine 18 au support 12, les couples ergots 26/goujons 30 15 fixant plus particulièrement le contour de la verrine 18 pour assurer l'étanchéité du montage de la verrine 18 sur le support 12 par l'intermédiaire du joint d'étanchéité 18a. Des vis (non représentées), sont également 20 vissées depuis le côté du support 12 opposé à celui sur lequel est montée la verrine 18, pour venir se visser dans les écrous 9, et garantir la bonne fixation de l'ensemble. Le mode de réalisation de l'invention représenté sur les Figures 2 à 6 est purement illustratif. Ainsi, la 25 forme du support 12 peut changer, sans s'écarter du cadre de la présente invention. De même, la forme externe de la verrine 18 peut changer, sans s'écarter du cadre de la présente invention, pourvu que les éléments de diffusion de lumière 17 soient 30 formés d'un seul tenant avec la verrine 18 (dans la masse de celle-ci). Les éléments de diffusion de lumière 17 peuvent être des prismes, des lentilles, ou une combinaison des deux, suivant les besoins d'éclairement et les contraintes d'installation du luminaire 11, la face externe de la verrine 18 restant plate. Egalement, le nombre de DEL 15 et leur agencement sur la carte à circuits imprimés 14 peut changer, sans 5 s'éloigner du cadre de la présente invention : les DEL 15 peuvent ainsi être agencées en lignes et en colonnes comme représenté sur les Figures 2 à 6, mais peuvent également adopter tout agencement souhaité, pourvu qu'elles soient positionnées chacune à un centre optique de l'un des 10 éléments de diffusion de lumière 17. La verrine 18 sera fabriquée en fonction de la position des DEL 15 sur la carte à circuits imprimés 14. REVENDICATIONS1 - Luminaire à DEL (11), comprenant un support (12) sur lequel est monté une carte à circuits imprimés (14) portant sur sa face exposée une fois montée sur ledit support (12) une ou plusieurs DEL (15), caractérisé par le fait qu'il comprend en outre une verrine (18) de diffusion de lumière et de protection fixée de manière étanche par son rebord périphérique sur ledit support (12) et recouvrant de manière étanche ladite carte à circuits imprimés (14), ladite verrine (18) comprenant une face interne, tournée vers la carte à circuits imprimés (14), dans laquelle sont formés d'un seul tenant un ou plusieurs éléments de diffusion de lumière (17) de telle sorte que, lorsque la verrine (18) est montée sur le support (12), chaque DEL (15) est au centre optique d'un élément de diffusion de lumière (17), la face externe de la verrine (18) opposée à ladite face interne étant plate. 2 - Luminaire (11) selon la revendication 1, 20 caractérisé par le fait que ledit ou lesdits éléments de diffusion de lumière (17) sont des prismes, des lentilles, ou une combinaison de prismes et de lentilles. 3 - Luminaire (11) selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait qu'il comprend en outre une 25 couche d'interface thermique (13) montée entre la carte à circuits imprimés (14) et le support (12). 4 - Luminaire (11) selon la revendication 3, caractérisé par le fait que la couche d'interface thermique (13) est un matériau composite, électriquement isolant et 30 thermoconducteur. 5 - Luminaire (11) selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que la carte à circuitsimprimés (14) comprend plusieurs DEL (15), agencées en groupes sur la carte à circuits imprimés (14). 6 - Luminaire (11) selon la revendication 5, caractérisé par le fait que les groupes de DEL (15) sont 5 symétriques par rapport à une ligne longitudinale moyenne et/ou une ligne transversale moyenne de la verrine (18). 7 - Luminaire (11) selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que la verrine (18) est en verre ou en verre organique, en particulier les polymères 10 transparents tels que le poly(méthacrylate) de méthyle (PMMA), le polycarbonate (PC), le poly(éthylène téréphtalate) (PET), le poly(éthylène naphtoate) (PEN) et les copolymères de cyclooléfines (COC). 8 - Luminaire (11) selon l'une des revendications 15 1 à 7, caractérisé par le fait que l'indice de réfraction de la verrine (18) est compris entre 1,5 et 1,9. 9 - Luminaire (11) selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que la verrine (18) porte sur son rebord périphérique un joint étanche (18a) pour la 20 fixation de manière étanche de la verrine (18) sur le support (12). 10 - Candélabre, caractérisé par le fait qu'il est équipé d'au moins un luminaire (11) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9. 25