Brevet FR3036163A1 — publié le 20161118

Tout au long des siècles passés, la. bougie, moyen d'éclairage dans les maisons princières, a été la source d'une création d'objets de lumière : « lustres - bras de lumière - flambeaux - girandoles, etc » véritables chefs d'oeuvre artistiques. La flamme d'une bougie naturelle est caractérisée par une distribution de luminance inhomogène avec une température de couleur moyenne de 1800 k pouvant varier localement. Elle présente une zone légèrement bleutée à hauteur de la mèche qui s'inscrit clans un espace sombre où les gaz combustibles 10 entrent en combustion 10 au contact de l'oxygène de l'air. La température de cette zone est d'environ 1.200 degrés. Une seconde zone de couleur jaune, tirant sur le blanc où s'effectue la combustion du résidu de particules de carbone. La température est située entre 1.100 à 1.800 degrés. Cette partie de la 15 flamme est éclairante. Au fur et à mesure que les gaz et particules s'élèvent dans la flamme, leur température baisse. La couleur de la flamme vire en un orange quelque peu rouge. Enfin, elle peut se terminer par une pointe très légèrement sombre ». Elle peut gonfler par moments. Ce 20 gonflement est provoqué par une arrivée soudaine de stéarine le long de la mèche. Une analyse de la fonctionnalité de quelques bougies électriques actuellement sur le marché indique quelques défauts communs : 25 - une distribution de la luminance de la lumière dispensée par ampoule est peu conforme à celle de la flamme d'une bougie naturelle, - un déficit de lumière à l'extrémité du bulbe de l'ampoule, - une luminosité trop importante à. la base du bulbe 30 L'Inventeur de la bougie électrique, objet de cette demande de brevet, a donc cherché à créer une bougie électrique reproduisant 3 des séquences identiques à, celles développées ci-dessus. Elle fonctionne avec : -un courant électrique de 207 - 265 vac, 35 - une consommation de: 20 mA maximum, 3036163 2 - courant maximum d'alimentation des « DEL »de 200mA, - une puissance maximum>secteur de 4.5 watts, - une alimentation isolée par transformateur, - une puissance lumineuse pouvant osciller de 30 à. 220 lumens, suivant les cas, - possibilité de fonctionnement à. partir d'une alimentation électrique « secteur ou batteries », engendrant l'utilisation de cartes électroniques 10 programmées différemment. Premier composant de cette bougie électrique : ensemble lumineux constitué d'une à. quatre sources de lumière (9) appelées en français « DEL » (diodes électroluminescentes) ou en anglais « LED (light emitting diode). 16 Elles peuvent être de couleurs et de quantité différentes d'une bougie à. une autre suivant l'objectif recherché (luminosité importante mise en valeur du chatoiement de la dorure ou de l'argenture de luminaires et de boiseries environnantes, etc). Elles sont montées sur un support en forme de disque (11) et doivent y être 20 positionnées très proches les unes des autres afin d'optimiser l'injection de la lumière dans le « guide de lumière ou optique » et ne pas introduire de dissymétrie de luminance. II est à, noter que cette combinaison de sources de lumière de couleurs différentes participe aux besoins de la coloration du bulbe ou flamme et ce, sous le 25 contrôle de cartes électroniques. Second composant de cette bougie électrique : deux cartes électroniques (2,2) . Chacune des cartes possède un certain nombre de composants en harmonie avec la réglementation existante tel le dissipateur (3) qui permet d'éliminer la chaleur produite par la ou 30 les sources de lumière ce qui garantit la durée de vie et l'intensité lumineuse des sources de lumière. La vocation de la première carte est le contrôle de la luminosité des sources de lumière « DEL » au moyen d'un programme pré enregistré. D. permet de simuler les fluctuations temporelles de 35 l'intensité de la flamme d'une bougie naturelle et sa colorimétrie. 3036163 3 La vocation de la seconde carte est de piloter l'intelligence embarquée dans chaque bougie électrique: - fluctuations temporelles de la lumière émise (scintillements et gonflements), - contrôle à distance,' - désynchronisation des scintillements et gonflements d'un groupe de bougies électriques à un autre, - mise sous tension instantanée dès qu'un déplacement de volume est décelé dans une pièce, 10 - le réglage de l'intensité lumineuse de la bougie en fonction de la luminosité ambiante, - modulation de la fréquence de scintillement par groupe de bougies, - création de scénarii d'illumination et de jeux de 15 lumière, - etc. Troisième composant de cette bougie électrique : « Le guide de 20 lumière ou « optique »(1) est fabriqué avec du « polycarbonate .V.O. matière plastique répondant aux normes classement : V.O. ». Il a pour 20 fonction de collecter la lumière issue des sources de lumière, de la guider et de la distribuer (rigio). Il est transparent, non diffusant, afin de transférer une fraction suffisante du flux lumineux vers son sommet et dam; le » bulbe ou flamme » par voie de conséquence. La forme cylindrique tronconique de sa base (5) permet d'assurer un 25 guidage par réflexion totale sans fuite de lumière, et de limiter ainsi la sur luminosité constatée à la base d'autres bougies. Elle produit une augmentation des angles d'incidence sur la surface latérale au cours de la propagation de la lumière et une sortie de celle-ci lorsque l'angle d'incidence devient supérieur à l'angle limite : cette forme 30 permet donc de distribuer la lumière sur toute la hauteur de la bougie. L'angle du cône est optimisé pour produire une distribution suffisamment uniforme : un angle trop important produit une surluminosité à la base de la bougie car l'angle limite de réflexion totale est rapidement atteint. Un angle trop faible produit un déficit 35 de lumière à la base de la bougie. 3036163 4 Ce phénomène permet d'assurer une diffusion uniforme de la lumière le long du guide sans utiliser de matériau diffusant qui serait cause d'une perte de lumière par absorption. L'extrémité du « guide de lumière ou optique » est plane ou sphérique (4) afin de diriger la lumière résiduelle (non diffusée) vers le sommet du « bulbe ou flamme (6). Les différents types de rayons lumineux sont: - Rayons de type 1 (7'): guidés clans l'optique, émergeant de la surface latérale de l'optique 10 lorsque l'angle d'incidence devient supérieur à l'angle limite de réflexion totale, ensuite diffusés par le bulbe - Rayons de type 2 (7) : guidés dans l'optique, émergeant à l'extrémité de l'optique, ensuite diffusés par la partie supérieure du bulbe. 15 Afin de reproduire certaines variations spatiales de la colorimétrie de la flamme d'une bougie traditionnelle, certaines parties du « guide de lumière ou optique » sont teintées manuellement d'une peinture pour vitrail : Le «guide de lumière ou optique » - au niveau de sa base (5) est 20 revêtu d'un colorant « bleuté » dans un environnement sombre - coloris noir. Même composant - niveau pointe (4) est colorée d'une touche de rouge - Quatrième composant de cette bougie électrique : « bulbe ou flamme » (6). Sa forme tend à reproduire celle de la flamme d'une bougie 25 naturelle. 11 est fabriqué avec du polycarbonate. V.O. dans lequel au préalable, est injecté un opacifiant - mélange maître (4%). Ce dernier est un opalescent filtrant et diffusant de densité suffisante pour que « le guide de lumière ou optique »(1) soit masqué. Cet opacifiant agrémente le « quatrième composant »d'un coloris chaud en 30 harmonie avec le but recherché : être au plus proche de la colorimétrie de la flamme d'une bougie naturelle. Il produit par ailleurs un filtrage spectral supprimant l'effet visuel des pics d'émission de couleur bleue émis par des sources de lumière DEL blanches. Ilremplit également une fonction « optique » en 35 assurant la diffusion de la lumière. 3036163 Enfin, afin d'être toujours dans la même démarche, la pointe intérieure du bulbe (8) a été évidée de quelques millimètres. De ce fait, l'espace, créé entre la nouvelle pointe intérieur du « bulbe ou flamme » et celle terminant le « guide de lumière ou optique » (1) génère l'équivalent d'un espace restreint sombre à l'imperceptible pointe de la flamme d'une bougie naturelle . Après l'assemblage du « guide - optique » et du » bulbe ou flamme » (6), une pointe de colle sur une hauteur de 2 mm permet de solidariser les 2 éléments. Pour un fonctionnement correct, il ne peut y avoir qu'un seul point de contact qui suffit pour assurer la liaison. Cinquième composant: l'obturateur (10) est en polycarbonate V.O. Il est de forme cylindrique et vient fermer la partie supérieure du corps de bougie (12). Il est percé dans l'intégralité de son épaisseur en vue de l'insertion du « guide de lumière ou optique » et est creux dans sa partie placée à, l'intérieur du corps de bougie contre le disque supportant le ou les source(s) (11) pour permettre d'insérer le « guide de lumière ou optique ». Le « bulbe ou flamme » est glissé ensuite dans la partie apparente du « guide de lumière ou optique » dépassant de l'obturateur et pénètre en partie dans ce dernier. Sixième composant : un interface (13) en polycarbonate .V.O. Sa forme est cylindrique et comporte 3 échancrures pour le passage 26 des fils électriques d'alimentation et des rails intérieurs du corps de bougie (14). Son centre est percé de part et d'autre. Le trou ainsi créé est taraudé à, un pas dit « pas des becs ». Les modalités de fixation du corps de bougie au luminaire prévu s `effectue de la manière suivante: un raccord 30 « gonlieur»(15 ), vendu clans le commerce, comprend entre autres, un élément cylindrique en caoutchouc percé en son centre et placé entre deux plaques de laiton circulaires, elles aussi percées en leur centre. L'une d'elle comporte un écrou et un tube fileté « pas becs ». En vissant cette tige filetée, les plaques compressent le cylindre en 36 caoutchouc et augmente son volume latéralement en assurant son 3036163 6 1 assise dans une bobèche (élément existant sur tout luminaire et supportant initialement une bougie naturelle). Après vissage, ce raccord gonflant adhère parfaitement à celle 01. 11 ne reste plus qu'à visser le trou fileté de l'interface (13) au tube fileté du raccord 5 gonfleur décrit précédemment pour obtenir la fixation voulue. REVENDICATIONS1. la bougie électrique est caractérisée par : - corps de bougie de forme cylindrique en polycarbonate V.O., - un support en forme de disque supportant d'une à quatre sources de lumière, - sources de lumière « DEL - une ou deux cartes électronique(s), - un guide de lumière ou optique en polycarbonate V.O. - un bulbe ou flamme » en polycarbonate V.O. - deux composants de maintien :obturateur + interface. en polycarbonate V.O. 2 bougie selon la revendication n° 1 caractérisée en ce que son corps est sablé pour amplifier son aspect visuel très proche de celui d'une bougie naturelle». Il comporte intérieurement 2 rails de configuration mâle dans lesquels sont glissés différents composants. - 15 3. bougie selon l'une quelconque des revendications n°1 à 2, caractérisée en ce que les une à quatre sources de lumière « DEL » peuvent être de couleurs différentes et émettre un flux lumineux pouvant aller jusqu'à une puissance de 220 lumens atm de s'approcher au mieux de la colorimétrie de la 20 flamme d'une bougie en cire avec une température de couleur de 1800k. 4 La bougie selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisée en ce que une ou deux cartes électroniques permettent de contrôler et piloter la luminosité des sources de lumière 25 « DEL » et l'action de divers scénarii relevant de l'intelligence embarquée (contrôle à distance - réglage de l'intensité lumineuse suivant certains critères, etc) et la simulation des fluctuations temporelles de l'intensité de la flamme d'une bougie naturelle et sa colorimétrie. 30 5. bougie selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que cela permet la collecte de la lumière des sources de lumière « DEL », de la guider et de la distribuer et est fabriqué à partir de »polyca.rbonate.V.O. » 3036163 8 1 Cette matière plastique est transparente mais non diffusante afin de transférer une fraction si iffisante du flux lumineux vers son sommet et celui, par voie de conséquence, du « bulbe ou flamme ». La forme cylindrique tronconique de la base du guide permet 5 d'assurer un guidage par réflexion totale sans fuite de lumière et de limiter ainsi la surluminosité constatée à la base d'autres bougies électriques. Il produit une augmentation des angles d'incidence sur la surface latérale au cours de la propagation et une sortie de la lumière lorsque l'angle d'incidence devient supérieur à l'angle limite : 10 cette forme permet donc de distribuer la lumière sur toute la hauteur de la bougie. 6 bougie selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que l'angle du cône du guide de lumière permet d' optireiser et produire une distribution de la lumière suffisamment uniforme et permet ainsi d'assurer une diffusion de la dite lumière le long du guide sans utiliser de matériau diffusant qui serait cause de pertes de lumière par absorption. 7 bougie selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que l'extrémité du « guide de lumière ou optique » des revendications, est plane ou sphérique afin de diriger la lumière résiduelle non diffusée, vers le sommet du bulbe ou de la flamme. 8.bougie selon l'une des revendications précédentes caractérisées par les différents types de rayons lumineux et sont de 2 types : - Rayons de type 1 : guidés dans l'optique, émergeant de la surface latérale de l'optique lorsque l'angle d'incidence devient supérieur à l'angle limite de réflexion totale, ensuite diffusés par le bulbe, - Rayons de type 2 : guidés dans l'optique, émergeant à. l'extrémité de l'optique, ensuite diffusés par la partie supérieure du bulbe ou flamme 9 bougie selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce qui concerne certaines parties de la structure du « guide de lufflière ou optique « sont teintées manuellement très faiblement 3036163 9 pour tendre à reproduire certaines variations spatiales de la colorimétrie de la flamme d'une bougie traditionnelle : la base +couleur bleue transparente dans un environnement teinté sombre. La pointe extrême+très légère touche d'un colorant transparent rouge. 10. bougie selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que» bulbe ou flamme « est caractérisé par le fait que sa forme qui tend à reproduire celle de la flamme d'une bougie naturelle, est fabriqué en polycarbonate V.O. mais, au préalable, un opacifiant mélange maitre (4%) - est injecté dans ce matériau. Il (l'opacifiant) est un opalescent filtrant et diffusant de densité suffisante pour masquer à la vue le « guide lumière ou optique » et lui donner un coloris en harmonie avec la colorimétrie de la flamme d'une bougie naturelle. Le « bulbe ou flamme »joue aussi le rôle de filtrage spectral supprimant l'effet visuel des pics d'émission de couleur bleue émise par les sources de lumière « DEL » blanches. Il remplit également une fonction « optique » en assurant la diffusion de la lumière. 11 bougie selon l'une des revendications précédentes caractérisées. en ce que la pointe intérieure du bulbe ou flamme a été évidée de quelques millimètres pour créer un espace sombre sous forme de pointe sur le liseré quelque peu orange existant sur une bougie naturelle.