Brevet FR3012205A1 — publié le 20150424

MOYEN DE FIXATION RAPIDE ET AMOVIBLE D'UN DISPOSITIF D'ECLAIRAGE SUR UNE POUTRELLE La présente invention se rapporte au domaine du bâtiment, et porte en particulier sur un moyen de fixation d'un dispositif d'éclairage à une poutrelle. De façon classique, une structure de charpente, formant support pour l'enveloppe d'un bâtiment ou d'un 10 ouvrage extérieur ou enterré, comprend d'une manière très générale des poutrelles qui définissent une première nappe horizontale et sont soutenues par des poteaux ou potelets. Les poutrelles sont destinées à participer aux reprises de charges d'une toiture, d'un plancher, ou d'une façade d'un 15 ouvrage, et doivent donc présenter une résistance mécanique suffisante. Habituellement, des dispositifs d'éclairage sont suspendus, à l'aide de tiges, de chaînettes, etc., sous la toiture d'un bâtiment, sous la structure d'un plancher pour 20 un plancher de bureaux de logement ou de parking à étage extérieur, pour l'éclairage d'un volume à éclairer, les dispositifs d'éclairage définissant une deuxième nappe horizontale au-dessous de la première nappe horizontale. Les dispositifs d'éclairage sont alimentés en 25 électricité par des câbles d'alimentation qui sont guidés dans des chemins de câbles avant d'être raccordés aux dispositifs d'éclairage, les chemins de câbles étant formés par des rails et définissant une troisième nappe séparée des première et deuxième nappes mentionnées ci-dessus. 30 La configuration ci-dessus est complexe, de sorte qu'il a été proposé d'appliquer les dispositifs d'éclairage à base de LED directement contre les poutrelles, afin de ramener à deux le nombre desdites nappes. Un exemple d'un tel mode de fixation est divulgué dans la demande de brevet américain US 2007/0294980 Al, dans laquelle un dispositif d'éclairage est appliqué directement contre un élément de structure et est fixé à celui-ci par vissage. Cependant, avec un tel mode de fixation, un opérateur doit percer l'élément de structure à l'aide d'un outil, ce qui implique l'utilisation d'outils motorisés, et cette opération de perçage est plus ou moins longue, complexe et difficile selon la nature du matériau de l'élément de structure (fonte, acier, etc.), son épaisseur, etc. Par ailleurs, le bon positionnement du dispositif d'éclairage le long de l'élément de structure peut se révéler délicat. En outre, le dispositif d'éclairage n'est pas aisément déplaçable par l'utilisateur final. La présente invention vise à surmonter ces inconvénients en proposant un moyen de fixation rapide et amovible d'un dispositif d'éclairage à diode(s) électroluminescente(s) à une poutrelle réalisée en matériau thermiquement conducteur et ayant une semelle présentant une face supérieure et une sous-face reliées par au moins un bord longitudinal, la sous-face étant destinée à être dirigée vers un volume à éclairer par ledit dispositif d'éclairage, moyen de fixation caractérisé par le fait qu'il comprend une pièce de fixation formée par une partie plane, dite de contact, présentant une face supérieure et une face inférieure servant à la fixation du dispositif d'éclairage à la pièce de fixation, la partie de contact portant à un bord de celle-ci, en formant une zone de liaison, une partie en retour vers la partie de contact et portant une languette inclinée vers la zone de liaison et s'étendant en direction de la face supérieure de la partie de contact, la languette étant apte à fléchir de manière élastique par rapport à la partie en retour de telle sorte que la pièce de fixation est apte à pincer une partie de la semelle entre la partie de contact et la languette, avec la zone de liaison en regard d'un bord longitudinal de la poutrelle et avec la languette en appui contre la face supérieure de la semelle et produisant un moment qui, par l'intermédiaire de la partie en retour, maintient la face supérieure de la partie de contact contre la sous-face de la semelle, au moins la partie de contact étant en matériau thermiquement conducteur de façon à assurer, conjointement avec la poutrelle, une fonction de dissipation thermique de la chaleur dégagée par le dispositif d'éclairage. La poutrelle utilisée avec le moyen de fixation selon la présente invention peut être réalisée en tout matériau thermiquement conducteur et présentant les propriétés mécaniques suffisantes pour la fonction de reprise de charges assurée par la poutrelle, et être notamment en métal tel que l'acier. Le dispositif d'éclairage peut comprendre une ou plusieurs sources de lumière. La pièce de fixation selon la présente invention permet à l'utilisateur de fixer correctement le dispositif d'éclairage à une poutrelle d'une manière simple et rapide, en lui laissant la possibilité de déplacer de manière aisée le dispositif d'éclairage, au besoin, tout en garantissant un ancrage sûr du dispositif d'éclairage à la poutrelle grâce au moment appliqué à la partie de contact et dû à la présence de la languette. En effet, ledit moment permet d'obtenir, du fait du bras de levier créé par la languette, une force de contact entre la partie de contact et la semelle plus grande que celle que l'on peut obtenir dans le cas d'une pièce de fixation qui n'est pas munie de la languette et avec laquelle le maintien du dispositif d'éclairage sur la poutrelle résulte uniquement de l'effort de serrage dû à l'écartement élastique de la partie en retour et de la partie de contact après que l'on a pincé la semelle avec la pièce de fixation. On souligne ici qu'un autre avantage de la présente invention est d'éviter l'opération de perçage, et donc d'une part de ne pas faire appel à des outils de perçage et, d'autre part, de conserver l'intégrité de la poutrelle et ainsi de ne pas modifier ses caractéristiques mécaniques. Ce dernier point revêt une grande importance étant donné que la poutrelle fait partie d'une structure porteuse et, comme indiqué ci-dessus, participe aux reprises de charges. Encore un autre avantage, essentiel, de la présente invention est qu'elle permet de relier le dispositif d'éclairage à la poutrelle d'une manière permettant de lui transférer, au moins par conduction thermique, au moins une partie de la chaleur dégagée par le dispositif d'éclairage, la poutrelle servant ainsi de dissipateur thermique et au moins la partie de contact formant ainsi un dissipateur ou tampon thermique. On pourra ainsi, si on le souhaite, se passer des blocs de dissipation de chaleur, tels que par exemple des blocs à ailettes pour des sources lumineuses à diodes électroluminescentes, qui sont habituellement prévus sur les dispositifs d'éclairage pour dissiper les calories apportées par ces derniers et maintenir ainsi la température de fonctionnement dans les plages optimales du fabricant. Par conséquent, on peut réduire encore l'encombrement des dispositifs d'éclairage sans pénaliser la durée de vie des sources lumineuses, solution avantageuse dans le cas d'utilisation en parking où la hauteur sous plafond est relativement faible (entre 2,5 et 3 m) et où plus l'encombrement en hauteur du luminaire est faible et moins il y a risque de détérioration avec les passages de véhicules. De préférence, l'ensemble de la pièce de fixation est en matériau thermiquement conducteur. En particulier, afin de pouvoir assurer une dissipation thermique correcte, la partie de contact sera dimensionnée pour présenter une surface disponible pour la conduction thermique qui soit suffisante compte tenu des dimensions de la poutrelle et du dispositif d'éclairage. A cet effet, la surface de la face supérieure de la pièce de fixation, autrement dit la surface du contact thermique entre la pièce de fixation et la poutrelle, sera, de préférence, supérieure ou égale à la surface de conduction thermique du dispositif d'éclairage à LED(s) vers la pièce de fixation. Par exemple, la partie de contact pourra ainsi 20 être dimensionnée pour que l'aire de sa face supérieure, servant à la dissipation de chaleur vers la poutrelle, soit au minimum de 40 cm2. Avantageusement, une couche de matière électriquement isolante et thermiquement conductrice, telle 25 qu'une matière à base de silicone et fibre de verre, est placée sur la face supérieure de la partie de contact. La partie de contact, la partie en retour et la languette peuvent être réalisées d'un seul tenant, de préférence en aluminium. En particulier, la pièce de 30 fixation sera, de préférence, réalisée en tôle pliée, ce qui particulièrement avantageux en termes de coût de réalisation. L'agencement de la pièce de fixation selon la présente invention, et notamment de la languette et de la partie de contact, conduit à obtenir un moment équilibré exercé entre la languette et la partie de contact, ce qui 5 permet, également du fait de la rigidité (épaisseur de matière) de la pièce de fixation, d'assurer une bonne homogénéité de la force sur l'ensemble de la surface de contact thermique entre la pièce de fixation et la poutrelle, et notamment dans la région de bordure libre de 10 la partie de contact, et donc d'assurer une bonne conduction entre le dispositif d'éclairage et la poutrelle. A cet effet : - la languette peut être centrée vis-à-vis de la partie de contact, dans la direction parallèle au bord portant la 15 partie en retour ; - la languette peut avoir une longueur comprise dans la plage allant de 20 mm à 50 mm ; - la languette peut être de 4 mm d'épaisseur ; - l'extrémité par laquelle la languette est reliée à la 20 partie en retour peut être en regard de la région centrale de la partie de contact. Autrement dit, la languette est décentrée, côté zone de liaison ; - l'angle aigu formé entre la languette et la partie en retour, dans la position de repos de la pièce de 25 fixation peut être compris dans la plage allant de 20° à 45°, et est de préférence de 30° ; - la partie en retour et la partie de contact peuvent être parallèles en position de repos de la pièce de fixation ; et 30 - la face inférieure de la partie en retour et la face supérieure de la partie de contact peuvent être écartées d'une distance comprise entre 8 mm et 12 mm, de préférence de 10 mm. La taille de la languette est, dans cet exemple, définie pour une épaisseur de semelle IPE comprise entre 8 et 12 mm. Cette solution est avantageuse du fait de l'utilisation d'une même pièce de fixation pour plusieurs épaisseurs d'IPE. La pièce en retour peut porter plusieurs languettes. La partie de contact peut porter plusieurs parties en retour. Avantageusement, la partie de contact pourra présenter des moyens pour y fixer le dispositif d'éclairage, notamment des trous pour organes de fixation. Selon un autre aspect de la présente invention est proposé un système d'éclairage comprenant un dispositif d'éclairage à diode(s) électroluminescente(s) et un moyen de fixation rapide et amovible du dispositif d'éclairage à une poutrelle réalisée en matériau thermiquement conducteur et ayant une semelle présentant une face supérieure et une sous-face reliées par au moins un bord longitudinal, la sous-face étant destinée à être dirigée vers un volume à éclairer par ledit dispositif d'éclairage, caractérisé par le fait que ledit moyen de fixation est tel que défini ci-dessus, le dispositif d'éclairage étant fixé à la face inférieure de la pièce de fixation et la surface de la face supérieure de la pièce de fixation étant, de préférence, supérieure ou égale à la surface de conduction thermique entre le dispositif d'éclairage et ladite face inférieure. Pour mieux illustrer l'objet de la présente invention, on va en décrire ci-après un mode de réalisation particulier avec référence au dessin annexé.30 Sur ce dessin : - la Figure 1 est une vue en perspective de dessus de la pièce de fixation selon la présente invention, à laquelle est fixé un dispositif d'éclairage ; - les Figures 2 et 3 sont des vues en plan de la pièce de fixation et du dispositif d'éclairage de la Figure 1, respectivement de côté et de dessus ; - la Figure 4 est une vue en perspective éclatée de la partie inférieure d'une poutrelle en IPE, de la pièce de fixation selon la présente invention et d'un dispositif d'éclairage ; - la Figure 5 est une vue de la pièce de fixation en position fixée sur une poutrelle en IPE, en vue en bout de la poutrelle ; et - les Figures 6, 7 et 8 sont des vues de la pièce de fixation en position fixée sur une poutrelle en IPE, montrant uniquement une partie de la poutrelle, en vue respectivement de côté, en perspective de dessus et en perspective de dessous. Si l'on se réfère tout d'abord aux Figures 1 à 3, on peut voir que l'on y a représenté une pièce de fixation 1 selon un mode de réalisation particulier de la présente invention, à laquelle est fixé un dispositif d'éclairage à diode(s) électroluminescente(s) 2. La pièce de fixation 1 est une pièce d'un seul tenant, obtenue par pliage d'une tôle d'aluminium, composée d'une partie de contact 3, d'une partie en retour 4 et d'une languette 5 (ou patte). La partie de contact 3 a la forme d'une section d'extrémité d'une forme oblongue, à savoir un rectangle dont les angles sont arrondis. La partie de contact 3 présente une face supérieure 3a et une face inférieure 3b 5 et trois trous taraudés 3c pour organes de fixation. La partie en retour 4 est composée d'une première et d'une seconde section de partie en retour respectivement 4a, 4b. La première section de partie en retour 4a, ou 10 première section 4a, s'étend à partir du bord rectiligne de la partie de contact 3, sur tout ledit bord, et constitue une zone de liaison, également désignée par 4a, perpendiculaire à la partie de contact 3. La seconde section de partie en retour 4b, ou 15 seconde section 4b, se présente sous la forme d'une bande de matière allongée, de largeur inférieure à la longueur de la première section 4a et centrée vis-à-vis de cette dernière. La seconde section 4b est plane et parallèle à la 20 partie de contact 3b. Une découpe 6 est pratiquée dans les première et seconde sections 4a, 4b, au centre de celles-ci, la découpe 6 étant de section rectangulaire étroite 6a dans la première section 4a et au début de la seconde section 4b, 25 puis s'élargit en une ouverture de forme rectangulaire 6b dans la partie centrale de la seconde section 4b. La languette 5 se présente sous la forme d'une bande de matière allongée qui s'étend à partir du bord court de l'ouverture 6b, côté opposé à la première section 30 4a. A l'évidence, la largeur de la languette 5 est inférieure à la largeur de l'ouverture 6b. La languette 5 s'étend vers le bas, en direction de la face supérieure 3a de la partie de contact 3. La languette 5 est également inclinée par rapport à la seconde section 4b, avec l'extrémité libre 5a de la languette 5 plus proche de la première section 4a que ne l'est l'extrémité 5b de la languette 5 par laquelle elle est reliée à la seconde section 4b. La liaison de la languette 5 à la partie en retour 3, au niveau de ladite extrémité 5b, est telle que la languette 5 peut fléchir de manière élastique par rapport à la partie en retour 3. Dans le mode de réalisation particulier illustré, dans lequel la pièce de fixation 1 est une pièce d'un seul tenant, le caractère élastique de la flexion de la languette 5 découle des propriétés mécaniques du matériau choisi et de sa capacité à se déformer élastiquement, au moins dans la plage de contrainte qui lui sera appliqué en utilisation. La lumière 6 permet le passage du câble d'alimentation venant du haut vers le dispositif d'éclairage. Du fait de la lumière entre partie haute et basse, on protège le cheminement du câble venant du chemin de câble vers le dispositif d'éclairage. Dans l'exemple représenté, l'épaisseur de la tôle, globalement constante, est de 4 mm et les dimensions de la tôle sont choisies de telle sorte qu'entre autres : - la surface de la face supérieure 3a est d'environ 702 cm, - la distance séparant le bord rectiligne de la partie de contact 3 à partir duquel s'étend la partie en retour 4 et le point du bord arrondi le plus éloigné, mesurée suivant la direction longitudinale de la partie de contact 3, est d'environ 88 mm, et - l'écartement entre la face supérieure 3a et la face inférieure de la seconde section 4b, mesuré perpendiculairement auxdites faces, est de 18 mm, - la distance entre l'extrémité 5b de la languette 5 et le début de la seconde section 4b, mesurée suivant la direction longitudinale de la seconde 4b, est d'environ 43 mm, - la longueur de la languette 5 est de 20 mm, et - l'angle aigu formé entre la languette 5 et la seconde section 4b est de 30°. Les dimensions ci-dessus sont données à titre d'exemple pour une utilisation avec la poutrelle en IPE représentées sur la Figure 4 à 8, dont la semelle a une épaisseur de 4 mm, et un dispositif d'éclairage à LED d'une puissance de 1300 lm. On va maintenant décrire la manière dont le moyen de fixation selon la présente invention permet de fixer de manière aisée, simple et sûr un dispositif d'éclairage à une poutrelle en IPE 7 avec référence aux Figures 4 à 8. Si l'on se réfère tout d'abord à la Figure 4, on peut voir que le dispositif d'éclairage 2 a globalement une forme de calotte sphérique et est fixé à la pièce de fixation 1 par trois vis 8 que l'on visse à travers des trous traversants prévus à cet effet dans le dispositif d'éclairage et dans les trous taraudés 3c. Le dispositif d'éclairage 2 est un dispositif diode(s) électroluminescente(s) de forte puissance, connu en soi. La poutrelle en IPE 7 est classique et comprend 30 ainsi une âme 7a et deux ailes, seule l'aile 7b formant la semelle de la poutrelle 7 étant représentée. La semelle 7b présente une surface supérieure 7c et une sous-face 7d destinée à être tournée vers le sol, reliées par deux bords longitudinaux 7e. Si l'on se réfère maintenant aux Figures 5 à 8, on peut voir que l'on y a représenté la pièce de fixation 1 5 dans sa position fixée de manière amovible à la semelle 7b. Pour fixer la pièce de fixation 1 à la semelle 7b, on positionne la zone de liaison 4a, ou première section 4b, en regard d'un bord longitudinal 7e de la semelle 7b, puis l'on monte au maillet la pièce de fixation 10 1 sur la semelle 7b avec la partie de contact 3 en contact avec la sous-face 7d de la semelle 7b. Comme on peut mieux le voir sur la Figure 5, au cours de ce mouvement l'extrémité libre 5a de la languette 5 vient en contact avec la face supérieure 7c de la semelle 15 7b et est amenée à fléchir de manière élastique vers le haut. La partie en retour 4 reste sensiblement parallèle à la partie de contact 3 et n'est pas en contact avec la semelle 7b. La flexion de la languette 5 conduit 20 l'application à la partie en retour 4, au niveau de l'extrémité 5b de la languette 5, d'une force orientée vers le haut et à l'opposé de la poutrelle 7, laquelle force, du fait que la partie en retour 4 et la partie de contact 3, produit un moment sur la pièce de fixation 1 orienté pour 25 plaquer la partie de contact 3 contre la sous-face 7d et ainsi d'une part assurer un maintien sûr du dispositif d'éclairage 2 et, d'autre part, obtenir un contact thermique optimal entre la poutrelle 7 et la plaque de contact 3 pour dissiper de manière efficace la chaleur 30 dégagée par le dispositif d'éclairage 2. On souligne également que le caractère élastique de l'action de la languette 5 permet d'assurer en permanence le contact thermique optimal entre la poutrelle 7 et la partie de contact 3. Si la poutrelle 7 est en acier et si on assure une bonne conduction thermique entre la poutrelle 7 et la pièce de fixation 1, on peut considérer que 30% de dissipation peut effectivement se 5 faire dans la poutrelle 7. Il est bien entendu que le mode de réalisation particulier qui vient d'être décrit a été donné à titre indicatif et non limitatif et que des modifications peuvent être apportées sans que l'on s'écarte pour autant du cadre 10 de la présente invention. Ainsi, bien que cela n'ait pas été représenté, il est possible de placer une couche de matière électriquement isolante et thermiquement conductrice, telle qu'une matière à base de silicone et fibre de verre, par exemple une 15 matière Sil Pad®, entre la sous-face de la poutrelle et la partie de contact de la pièce de fixation, laquelle couche de matière formera une interface entre la pièce de fixation et la poutrelle. REVENDICATIONS1 - Moyen de fixation rapide et amovible d'un dispositif d'éclairage à diode(s) électroluminescente(s) (2) à une poutrelle (7) réalisée en matériau thermiquement conducteur et ayant une semelle (7b) présentant une face supérieure (7c) et une sous-face (7c) reliées par au moins un bord longitudinal (7e), la sous-face (7c) étant destinée à être dirigée vers un volume à éclairer par ledit dispositif d'éclairage (2), moyen de fixation caractérisé par le fait qu'il comprend une pièce de fixation (1) formée par une partie plane (3), dite de contact, présentant une face supérieure (3a) et une face inférieure (3b) servant à la fixation du dispositif d'éclairage (2) à la pièce de fixation (1), la partie de contact (3) portant à un bord de celle-ci, en formant une zone de liaison (4a), une partie (4) en retour vers la partie de contact (3) et portant une languette (5) inclinée vers la zone de liaison (4a) et s'étendant en direction de la face supérieure (3a) de la partie de contact (3), la languette (5) étant apte fléchir de manière élastique par rapport à la partie en retour (4) de telle sorte que la pièce de fixation (1) est apte à pincer une partie de la semelle (7b) entre la partie de contact (3) et la languette (5), avec la zone de liaison (4a) en regard d'un bord longitudinal (7e) de la poutrelle (7) et avec la languette (5) en appui contre la face supérieure (7c) de la semelle (7b) et produisant un moment qui, par l'intermédiaire de la partie en retour (4), maintient la face supérieure (3a) de la partie de contact (3) contre la sous-face (7d) de la semelle (7), au moins la partie de contact (3) étant en matériau thermiquement conducteur de façon à assurer, conjointement avec lapoutrelle (7), une fonction de dissipation thermique de la chaleur dégagée par le dispositif d'éclairage (2). 2 - Moyen de fixation selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la partie de contact (3) est dimensionnée pour que l'aire de sa face supérieure (3a), servant à la dissipation de chaleur vers la poutrelle (7), soit au minimum de 40 cm2. 3 - Moyen de fixation selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait qu'une couche de matière électriquement isolante et thermiquement conductrice, telle qu'une matière à base de silicone et fibre de verre, est placée sur la face supérieure (3a) de la partie de contact (3). 4 Moyen de fixation selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que la partie de contact (3), la partie en retour (4) et la languette (5) sont réalisées d'un seul tenant, de préférence en aluminium. 5 Moyen de fixation selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que la languette (5) est centrée vis-à-vis de la partie de contact (3), dans la direction parallèle au bord portant la partie en retour (4). 6 Moyen de fixation selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que la languette (5) a une longueur comprise dans la plage allant de 20 mm à 50 mm. 7 Moyen de fixation selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que l'extrémité (5b) par laquelle la languette (5) est reliée à la partie en retour (4) est en regard de la région centrale de la partie de contact (3).8 Moyen de fixation selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que l'angle aigu formé entre la languette (5) et la partie en retour (4), dans la position de repos de la pièce de fixation (1) est compris dans la plage allant de 20° à 45°, et est de préférence de 30°. 9 Moyen de fixation selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que la pièce en retour (4) porte plusieurs languettes (5). 10 - Moyen de fixation selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait que la partie de contact (3) porte plusieurs parties en retour (4). 11 - Système d'éclairage comprenant un dispositif d'éclairage à diode(s) électroluminescente(s) (2) et un moyen de fixation rapide et amovible du dispositif d'éclairage (2) à une poutrelle (7) réalisée en matériau thermiquement conducteur et ayant une semelle (7b) présentant une face supérieure (7c) et une sous-face (7c) reliées par au moins un bord longitudinal (7e), la sous- face (7c) étant destinée à être dirigée vers un volume à éclairer par ledit dispositif d'éclairage (2), caractérisé par le fait que ledit moyen de fixation est tel que défini à l'une des revendications 1 à 10, le dispositif d'éclairage étant fixé à la face inférieure (3b) de la pièce de fixation (1) et la surface de la face supérieure (3a) de la pièce de fixation (1) étant supérieure ou égale à la surface de conduction thermique entre le dispositif d'éclairage (2) et ladite face inférieure (3b).