Brevet FR3032587A1 — publié le 20160812

Panneau de chauffage et d'éclairage. La présente invention concerne un panneau de chauffage et d'éclairage. Elle s'applique plus particulièrement mais non exclusivement à un panneau de forme rectangulaire ou de forme carrée destiné à être encastré dans un faux-plafond. Un panneau présentant une fonction combinée de chauffage et d'éclairage apporte l'avantage d'offrir un gain de place important et de simplifier considérablement l'installation de dispositifs de chauffage et d'éclairage dans un local. On connaît déjà de l'art antérieur, notamment du document US 3 177 345, un dispositif en forme de panneau qui assure une fonction combinée de chauffage et d'éclairage. Le dispositif décrit dans ce document fonctionne selon le principe de la fluorescence. Le dispositif comprend ainsi deux feuilles de verre formant avec un cadre périphérique un espace fermé hermétiquement contenant un gaz à basse pression. Le gaz à basse pression est composé généralement d'argon et de mercure. Le dispositif comprend également de façon classique des moyens de décharge électrique pour ioniser le gaz. Les moyens de décharge comprennent par exemple un filament en tungstène. L'ionisation du gaz produit un rayonnement non visible dans l'ultra-violet (les principales raies caractéristiques du mercure se situent dans un spectre de longueurs d'onde s'étalant de 180 à 250 nanomètres). Ce rayonnement ultraviolet excite ensuite une poudre fluorescente déposée sur les parois internes du tube qui convertit, par effet de fluorescence, ce rayonnement en lumière visible. La fonction de chauffage est réalisée au moyen de pistes résistives qui, lorsqu'elles sont traversées par un courant électrique, produisent de la chaleur par effet joule. L'inconvénient de ce dispositif est que l'utilisation de la vapeur de mercure représente une source de pollution environnementale non négligeable sans compter qu'en cas de destruction accidentelle du dispositif, il y a des 3032587 2 risques d'émanations de vapeurs de mercure dans l'environnement immédiat de l'utilisateur. Par ailleurs, la conversion du rayonnement ultra-violet en rayonnement visible est généralement imparfaite ce qui représente un danger pour les 5 utilisateurs et notamment les jeunes enfants. En outre, le chauffage à température relativement haute (supérieure à plus de 100°C) du gaz à basse pression et de la poudre fluorescente par les moyens résistifs risque à terme de dégrader les performances lumineuses du dispositif. Il en ressort que la durée de vie de l'éclairage est plus limitée que 10 celle du chauffage. Enfin, au fil du temps, le filament de tungstène se détériore et génère un dépôt noir sur les parois du dispositif. L'aspect du dispositif se dégrade progressivement avec le temps à cause du noircissement des parois et les performances de la fonction de chauffe peuvent être également dégradées. 15 L'invention propose de remédier à ces inconvénients et propose un panneau de chauffage et d'éclairage assurant notamment un fonctionnement optimal des deux fonctions combinées. A cet effet, l'invention a pour objet un panneau de chauffage et d'éclairage du type comprenant : 20 un réceptacle délimitant les dimensions extérieures du panneau et comprenant à l'avant une paroi frontale d'émission de chaleur et de lumière, une source de lumière apte à éclairer au travers de la paroi frontale, et 25 des moyens résistifs aptes à s'échauffer lorsqu'ils sont traversés par un courant électrique, déposés sur une face interne de la paroi frontale, caractérisé en ce que la paroi comprend au moins une zone avec des moyens résistifs, dite zone de chauffe, et au moins une zone dépourvue de 30 moyens résistifs, dite zone d'éclairage, et en ce que le réceptacle intègre une pièce de support de la source de lumière agencé pour permettre le passage de la lumière au travers de la zone d'éclairage et pour former un écran thermique entre la source et la zone de chauffe, la source de lumière comprenant au moins une diode électroluminescente. 3032587 3 L'invention tire profit de la séparation thermique entre la source de lumière et les moyens résistifs afin d'optimiser la durée de vie des deux fonctions. L'intégration de la pièce support dans le réceptacle permet d'obtenir un agencement simple et d'une grande fiabilité. 5 Par ailleurs, l'utilisation d'une source à diode électroluminescente permet d'assurer une durée plus longue au dispositif, la fonction d'éclairage n'étant plus la fonction limitant la durée de vie du panneau. En outre, comme une partie du faisceau lumineux coïncide avec le cône de rayonnement thermique, le panneau procure une sensation de bien-être 10 immédiat avec l'allumage des deux fonctions simultanément. Au sens de la présente invention, un élément sera qualifié de proximal ou de distal selon qu'il est proche ou éloigné axialement de la paroi frontale. Dans un mode de réalisation préféré, la pièce comprend un corps délimitant une extrémité distale et une extrémité proximale et les deux 15 extrémités de la pièce sont reliées entre elles par une cloison périphérique d'orientation principalement verticale pour réaliser la fonction d'écran thermique. La cloison assure une protection contre des augmentations de température liées à la proximité des moyens résistifs. De préférence, la cloison comprend une surface interne réfléchissante 20 de la lumière. Ceci permet de maximiser le flux lumineux sortant du panneau au niveau de la zone d'éclairage. La pièce de support a ainsi à la fois une fonction thermique et une fonction optique. Cette pièce de support a en effet un rôle sur les aspects photométriques du dispositif. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, la paroi frontale est 25 à forte émissivité et les moyens résistifs sont à faible émissivité pour former ensemble un corps de chauffe à transfert thermique essentiellement par rayonnement. Ceci permet de réaliser un chauffage offrant une sensation de bien-être liée à la gamme de longueurs d'onde utilisées. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, la pièce comprend 30 à son extrémité proximale un rebord présentant un bourrelet pour former une gorge de réception d'un joint résistant thermiquement pour la fixation de la pièce à la paroi frontale. Ceci permet de réaliser une isolation thermique très efficace grâce d'une part au bourrelet et d'autre part au joint thermique inséré dans la gorge. 3032587 4 Un panneau selon l'invention peut en outre comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques selon lesquelles : les extrémités distale et proximale étant ouvertes, la pièce est configurée à son extrémité distale pour recevoir un module lumineux 5 à diode électroluminescente formant la source de lumière et à son extrémité proximale pour s'ouvrir sur la zone d'éclairage ; la pièce de support est munie à son extrémité distale de gradins ou de portions étranglées pour recevoir le module à LED par encastrement ; 10 la pièce de support est obturée à son extrémité distale par un fond et ouverte à son extrémité proximale sur la zone d'éclairage, le fond étant muni d'ouvertures pour la réception de diodes électroluminescentes et de moyens de retenue d'une plaque de circuit imprimé portant les diodes électroluminescentes ; 15 les moyens résistifs comprennent une couche mince électro- conductrice réalisée par un procédé de métallisation sous vide ; la couche mince est apte à réfléchir la lumière. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, le réceptacle intègre à l'arrière un capot conformé pour couvrir la zone de chauffe, le capot et la 20 pièce support se chevauchent mutuellement et délimitent ensemble une face arrière du panneau en forme de creux au niveau de la zone de chevauchement pour optimiser la circulation d'air autour de la pièce support. Cet agencement permet d'assurer un refroidissement de l'ensemble par circulation d'air autour de la source de diodes électroluminescentes et de la pièce support. Cela 25 permet de garantir la fonction d'écran thermique entre la source et toute source potentielle de chaleur. Dans un mode de réalisation préféré, la pièce comprend à son extrémité proximale un rebord présentant une rainure configurée pour recevoir le bord d'extrémité du capot. Cette rainure permet d'encastrer l'extrémité du capot à 30 l'intérieur de la pièce support. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, la pièce de support a une forme générale pyramidale tronquée à base carrée ou rectangulaire ou a une forme générale frusto-conicale. Cette configuration de la pièce de support de la source lumineuse permet de fournir une pluralité d'agencements de formes différentes. 3032587 5 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lumière de la description qui suit, faite en référence aux dessins annexés dans lesquels : la figure 1 représente une vue en perspective de la face arrière 5 d'un panneau de chauffage et d'éclairage selon l'invention, la figure 2A représente une vue de la face arrière du panneau de la figure 1, la figure 2B représente une vue de la face avant du panneau de la figure 1, 10 la figure 3 représente une vue en coupe selon la ligne 3-3 de la figure 2A, la figure 4 représente une vue agrandie de la partie cerclée référencée 4 de la figure 3, la figure 5 représente une vue en perspective d'un module 15 d'éclairage d'un panneau selon l'invention. On a représenté de façon schématique sur la figure 1 un panneau de chauffage et d'éclairage. Ce panneau est désigné par la référence générale 10. Comme cela est illustré sur la figure 1, le panneau 10 comprend un réceptacle 12 délimitant les dimensions extérieures du panneau 10. Ce 20 réceptacle 12 comprend à l'avant une paroi frontale 14B d'émission de chaleur et de lumière (représentée sur la figure 2B) et à l'arrière une paroi arrière 14A (représentée sur la figure 2A) visible sur la figure 1. Le panneau 10 comprend une source de lumière 16 apte à éclairer au travers de la paroi frontale 14B. La source de lumière 16 comprend au moins 25 une diode électroluminescente 18 (représentée en détail sur la vue agrandie de la figure 4). Afin d'assurer la fonction de chauffage du panneau 10, le panneau 10 comprend encore des moyens résistifs 20 aptes à s'échauffer lorsqu'ils sont traversés par un courant électrique. Ces moyens résistifs 20 sont déposés sur 30 une face interne 141 de la paroi frontale 14B. Ainsi, conformément à l'invention, la paroi frontale 14B délimite au moins une zone 22 avec des moyens résistifs, dite zone de chauffe, et au moins une zone 24 dépourvue de moyens résistifs, dite zone d'éclairage. 3032587 6 La zone d'éclairage 24 peut comporter de préférence une couche diffusante 24A. Dans une variante non illustrée sur les figures, la paroi frontale 14B est réalisée dans un matériau diffusant. Dans l'exemple illustré sur les figures et notamment la figure 2B, la 5 paroi 14B comprend une alternance de zones de chauffe 22 et d'éclairage 24 de forme générale rectangulaire. Toutefois, l'invention ne se limite pas à cette configuration particulière et d'autres configurations peuvent être utilisées sans sortir du cadre de l'invention, comme cela va être expliqué ci-dessous. La ou les zones de chauffe 22 peuvent atteindre des températures 10 supérieures à 100°C alors que les diodes électroluminescentes 18 fonctionnent de façon optimale à température ambiante. Afin de protéger la source de lumière 16 de la zone de chauffe 22, le réceptacle 12 intègre une pièce 28 dite de support de la source de lumière 16. Cette pièce 28 est illustrée en détail sur la figure 5. Cette pièce de support 28 15 est agencée, dans le panneau 10, pour permettre le passage de la lumière au travers de la zone d'éclairage 24 tout en formant un écran thermique entre la source 16 et la zone de chauffe 22. De préférence, la pièce de support 28 comprend un corps 30 délimitant une extrémité distale 32 et une extrémité proximale 34, respectivement 20 éloignée et proche de la paroi frontale 14B, dans une position de montage dans le panneau 10. De préférence, la pièce 28 est configurée à son extrémité distale 32 pour recevoir un module lumineux à diode électroluminescente formant la source de lumière 16 et à son extrémité proximale 34 pour s'ouvrir sur la zone 25 d'éclairage 24. De préférence, les deux extrémités 32 et 34 de la pièce 28 sont reliées entre elles par une cloison périphérique 36 d'orientation principalement verticale pour réaliser la fonction d'écran thermique. On entendra par l'expression « principalement verticale » que la cloison 36 forme de préférence 30 avec la paroi frontale 14B un angle supérieur à 45°C. Toutefois, dans une variante non illustrée, d'autres orientations de la cloison peuvent être préférées dès lors que la fonction d'écran thermique est réalisée. La cloison 36 est réalisée dans un matériau résistant à la chaleur, tel que par exemple de l'aluminium ou encore une matière plastique résistante 3032587 7 thermiquement. Par ailleurs, de préférence, la cloison 36 présente une face interne réfléchissante afin de maximiser le flux lumineux sortant. Dans l'exemple décrit, la pièce de support 28 comprend une forme générale de pyramide tronquée avec une base rectangulaire. En variante la 5 pièce 28 peut avoir une forme générale de tronc de cône, de tronc de pyramide avec une base carrée, hexagonale, polygonale ou autres. Ceci permet de définir une grande variété de formes des zones d'éclairage 24, la base de la forme de la pièce délimitant le contour de la zone d'éclairage 24. Dans un premier mode de réalisation de l'invention tel qu'illustré sur les 10 figures et notamment en détail sur la figure 5, la pièce de support 28 est obturée à son extrémité distale 32 par un fond 38 et ouverte à son extrémité proximale 34 sur la zone d'éclairage 24. Le fond 38 est de préférence muni d'ouvertures 40 pour la réception des diodes électroluminescentes 18 de la source lumineuse 16. 15 Dans cet exemple, le fond 38 est muni des moyens 42 de retenue d'une plaque 44 de circuit imprimé supportant les diodes électroluminescentes 18 contre le fond 38. Les moyens de retenue 42 comprennent par exemple des clips de fixation 42. La plaque de circuit imprimé 44 et le fond 38 muni d'ouvertures viennent coopérer ensemble pour permettre l'encastrement des 20 diodes électroluminescentes à l'intérieur des ouvertures 40 du fond 38 lors de la mise en place de la plaque 44 dans le fond 38. Dans un autre mode de réalisation de l'invention non illustré sur les figures, la pièce de support 28 comprend des extrémités distale 32 et proximale 34 ouvertes. Dans ce cas, la pièce 28 est munie par exemple à son extrémité 25 distale de gradins ou de portions étranglées pour recevoir le module à LED par encastrement. Dans l'exemple illustré, la pièce 28 comprend également à son extrémité proximale 34 un rebord 46 présentant un bourrelet 48 pour former une gorge 50 de réception d'un joint résistant thermiquement 52 pour la fixation 30 de la pièce 28 à la paroi frontale 14. Par ailleurs, la paroi frontale 14 est à forte émissivité et les moyens résistifs 20 sont à faible émissivité pour former ensemble un corps de chauffe à transfert thermique essentiellement par rayonnement. 3032587 8 Le corps de chauffe fonctionne selon le principe de l'effet joule. Le corps de chauffe forme ainsi une résistance électrique dans laquelle l'électricité qui la traverse se transforme en chaleur par effet joule. Ainsi, de préférence, le panneau de chauffage électrique transfert par 5 exemple la chaleur sous forme de rayonnement infrarouge dans une gamme de longueurs d'onde essentiellement comprises entre 15 micromètres et 1 millimètre. Par exemple, le panneau de chauffage est à composante essentiellement radiative, par exemple représentant plus de 40 % de la 10 puissance émise totale et de préférence plus de 50%. Dans ce cas, l'énergie infrarouge rayonnée est en première approximation proportionnelle à la puissance quatrième de la température kelvin, selon la loi de Stephan et Boltzmann. Il s'ensuit que la résistance électrique doit être portée à haute température, par exemple au moins égale à 15 100°C pour une utilisation domestique. La norme électrique française réglementant cette caractéristique de température est la norme NF EN 603352-30. Le corps de chauffe est configuré pour être raccordé à une source d'alimentation électrique (non représentée). Le corps de chauffe comprend une 20 couche électriquement conductrice à basse émissivité par exemple inférieure à émissivité inférieure à 0.2 et une couche support à forte émissivité, par exemple supérieure à 0,8, sur laquelle la couche est déposée. A titre d'indication, l'épaisseur de la couche résistive ou électriquement conductrice est comprise entre 200 et 2000 angstrôms. Cette couche résistive 25 dite de basse émissivité est par exemple configurée de telle sorte que la puissance surfacique dégagée par le corps de chauffe soit comprise entre 300 W/m2 et 1500 W/m2. Par ailleurs, la couche électriquement conductrice est formée de préférence par une couche mince d'un ou de plusieurs matériaux 30 électriquement conducteurs. Ce dépôt en couche mince permet notamment d'obtenir l'émission d'un flux de rayonnement très homogène. Par exemple, la couche électro-conductrice est réalisée dans un matériau composé essentiellement de chrome pur et d'oxyde de chrome, la proportion d'oxyde de chrome étant choisie de façon à conférer à ladite couche 35 électro-conductrice la résistivité appropriée. 3032587 9 Dans une variante, la couche électro-conductrice peut être formée par un alliage essentiellement à base de nickel et de chrome. De préférence, la couche électriquement conductrice est formée par dépôt sous vide, par exemple au moyen d'un magnétron, selon un procédé de métallisation sous 5 vide. Dans une variante non illustrée sur les figures, la couche électroconductrice peut comprendre un film réalisé dans une matière plastique incorporant un fil électriquement conducteur. Ce film est par exemple collé directement sur la face arrière de la paroi frontale 14B. 10 Par exemple, la paroi frontale 14B est réalisée dans un matériau peu conducteur d'électricité voire même isolant électriquement. Le matériau comprend notamment par exemple du verre ou de la céramique. De préférence, la paroi est constituée par un verre thermiquement résistant et suffisamment isolant à la température de fonctionnement du corps 15 de chauffe. Par exemple des verres à base de borosilicate ou des vitrocéramiques conviennent pour cette application. De préférence, la paroi frontale en verre est trempée afin d'améliorer sa résistance aux chocs thermiques. Par ailleurs, de préférence, la paroi avant 14B est traitée optiquement pour permettre une diffusion homogène de la 20 lumière provenant des sources lumineuses. Par exemple, la paroi avant 14B comprend une couche de dépoli 241 déposée sur la face interne 141 dans la zone d'éclairage 24. Par ailleurs, dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, la couche mince est apte à réfléchir la lumière. La zone de chauffe, vue de la face 25 avant, a ainsi l'apparence d'un miroir. Ceci permet d'obtenir un aspect très esthétique particulièrement apprécié pour une utilisation domestique. Toutefois, dans un autre mode de réalisation de l'invention, la paroi frontale 14B peut comporter une couche de céramique qui s'étend au niveau de la zone de chauffe afin de conférer un aspect non réfléchissant mais plutôt 30 opaque à la zone de chauffe. Par ailleurs de préférence, le réceptacle 12 intègre à l'arrière un capot 54 conformé pour couvrir la zone de chauffe. Ce capot 54 est par exemple réalisé en aluminium. De préférence, le capot 54 et la pièce support 28 se chevauchent 35 mutuellement et délimitent ensemble une face arrière du panneau 10 en forme 3032587 10 de creux au niveau de la zone de chevauchement pour optimiser la circulation d'air autour de la pièce support 28. Cette configuration permet d'assurer le refroidissement optimal des diodes électroluminescentes en lui permettant un fonctionnement efficace et d'augmenter leur durée de vie. 5 La pièce 28 comprend à son extrémité proximale 34 un rebord présentant une rainure 56 configurée pour recevoir un bord d'extrémité du capot 54. Cet encastrement du bord d'extrémité du capot 54 dans la rainure 56 prévue à cet effet dans le rebord de la pièce permet un maintien de l'ensemble. Le capot 54 est ainsi encastré dans la pièce support 28. 10 Bien entendu, d'autres modes de réalisation sont envisageables sans sortir du cadre de l'invention. Ainsi, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme du métier à l'invention qui vient d'être décrite à titre d'exemple. REVENDICATIONS1. Panneau (10) de chauffage et d'éclairage du type comprenant : un réceptacle (12) délimitant les dimensions extérieures du panneau (10) et comprenant à l'avant une paroi frontale (14) d'émission de chaleur et de lumière, une source de lumière (16) apte à éclairer au travers de la paroi frontale (14), et des moyens résistifs (20) aptes à s'échauffer lorsqu'ils sont traversés par un courant électrique, déposés sur une face interne de la paroi frontale (14), caractérisé en ce que la paroi (14) comprend au moins une zone avec des moyens résistifs (20), dite zone de chauffe (22), et au moins une zone dépourvue de moyens résistifs (20), dite zone d'éclairage (24), et en ce que le réceptacle (12) intègre une pièce (28) de support de la source de lumière (16) agencé pour permettre le passage de la lumière au travers de la zone d'éclairage (24) et pour former un écran thermique entre la source (16) et la zone de chauffe (22), la source de lumière (16) comprenant au moins une diode électroluminescente. 2. Panneau (10) selon la revendication précédente, dans lequel la pièce (28) comprenant un corps (30) délimitant une extrémité distale (32) et une extrémité proximale (34), les deux extrémités (32, 34) de la pièce (28) sont reliées entre elles par une cloison périphérique (36) d'orientation principalement verticale pour réaliser la fonction d'écran thermique. 3. Panneau (10) selon la revendication précédente, dans lequel les extrémités distale (32) et proximale (34) étant ouvertes, la pièce (28) est configurée à son extrémité distale (32) pour recevoir un module lumineux à diode électroluminescente formant la source de lumière (16) et à son extrémité proximale (34) pour s'ouvrir sur la zone d'éclairage (24). 4. Panneau (10) selon la revendication précédente, dans lequel la pièce de support (28) est munie à son extrémité distale (32) de gradins ou de portions étranglées pour recevoir le module à LED par encastrement. 5. Panneau (10) selon la revendication 2, dans lequel la pièce de support (28) est obturée à son extrémité distale (32) par un fond (38) et ouverte 3032587 12 à son extrémité proximale (34) sur la zone d'éclairage (24), le fond (38) étant muni d'ouvertures (40) pour la réception de diodes électroluminescentes et de moyens (42) de retenue d'une plaque (44) de circuit imprimé portant les diodes électroluminescentes. 5 6. Panneau (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la paroi frontale (14) est à forte émissivité et les moyens résistifs (20) sont à faible émissivité pour former ensemble un corps de chauffe à transfert thermique essentiellement par rayonnement. 7. Panneau (10) selon la revendication précédente, dans lequel les 10 moyens résistifs (20) comprennent une couche mince électro-conductrice réalisée par un procédé de métallisation sous vide. 8. Panneau (10) selon la revendication précédente, dans lequel la couche mince est apte à réfléchir la lumière. 9. Panneau (10) selon l'une quelconque des revendications 15 précédentes, dans lequel la pièce (28) comprend à son extrémité proximale (34) un rebord présentant un bourrelet pour former une gorge de réception d'un joint résistant thermiquement pour la fixation de la pièce (28) à la paroi frontale (16). 10. Panneau (10) selon l'une quelconque des revendications 20 précédentes, dans lequel le réceptacle (12) intègre à l'arrière un capot (52) conformé pour couvrir la zone de chauffe (22), le capot (52) et la pièce support (28) se chevauchent mutuellement et délimitent ensemble une face arrière du panneau (10) en forme de creux au niveau de la zone de chevauchement pour optimiser la circulation d'air autour de la pièce support (28). 25 11. Panneau (10) selon la revendication précédente, dans lequel la pièce (28) comprend à son extrémité proximale (34) un rebord présentant une rainure configurée pour recevoir le bord d'extrémité du capot (52). 12. Panneau (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la pièce de support (28) a une forme générale 30 pyramidale tronquée à base carrée ou rectangulaire ou a une forme générale frusto-conicale.