Brevet FR3025287A1 — publié le 20160304

Dispositif d'éclairage à diodes électroluminescentes comportant un éclairage compatible de l'utilisation de jumelles de vision nocturne et comprenant un guide de lumière Le domaine de l'invention est celui des dispositifs d'éclairage compatibles « NVG » à diodes électroluminescentes pour écrans plats de visualisation tels que les matrices à cristaux liquides. On entend par éclairage compatible NVG, un éclairage pouvant être utilisé avec des 5 jumelles à amplification de lumière dites NVG pour « Night Vision Goggle », c'est-à-dire que l'éclairage ne sature pas les systèmes d'amplification des jumelles. Les dispositifs d'éclairages sont également connus sous la terminologie anglo-saxonne de « backlighting ». Les écrans plats ont de multiples applications. Ils peuvent être utilisés, par exemple, pour réaliser 10 des dispositifs de visualisation de cockpits d'aéronefs. Les dispositifs d'amplification des jumelles de vision de nuit ont un coefficient d'amplification important dans une bande spectrale commençant à l'extrémité rouge du spectre visible, autour de 650 nanomètres et finissant 15 dans l'infrarouge proche, autour de 930 nanomètres. Les diodes émettant dans le vert ou dans le bleu sont naturellement compatibles NVG, leur émission dans le rouge ou le proche infrarouge étant très faible ou inexistante. Il n'en est pas de même des diodes émettant dans le rouge qui doivent être filtrées de façon à ne pas saturer les jumelles. 20 Il existe différents types de backlighting compatibles NVG. Une première solution consiste à utiliser des sources de lumière rouges naturellement compatibles NVG dont l'émission dans les plus hautes longueurs d'onde du rouge est donc réduite. Ainsi, le brevet EP 1 974 190 intitulé « Night vision compatible display backlight » de la société 25 « Astronautics Corporation of America » propose un éclairage comportant des diodes « oranges » compatibles NVG. L'inconvénient principal de cette solution est que la colorimétrie de l'image de « jour » est sensiblement modifiée. Une seconde solution consiste à disposer un filtre NVG couvrant 30 la totalité des diodes émettrices. On retrouve l'inconvénient précédent. Une variante de cette solution consiste à disposer les filtres uniquement au- 3025287 2 dessus des diodes émettant dans le rouge de façon à réaliser le meilleur compromis possible entre la compatibilité NVG et la colorimétrie. Le brevet FR 2 942 023 de la demanderesse intitulée « Dispositif d'éclairage à diodes électroluminescentes compatible NVG » propose une solution technique de ce type. Une troisième solution consiste à disposer un éclairage spécifique indépendant de l'éclairage de jour pour assurer l'éclairage NVG. Le brevet EP 0 560 614 de la société Kaiser Aerospace & Electronics Corporation intitulé « Backlight for a liquid crystal display » propose une solution de ce type. Le mélange des sources d'éclairage est assuré par un guide de lumière prismatique. Cette solution permet de préserver la colorimétrie de jour. Elle présente cependant un encombrement plus important que les dispositifs précédents et nécessite l'ajout de composants optiques. De façon générale, les backlightings peuvent être regroupés en deux architectures. La première architecture consiste à former un tapis de diodes électroluminescentes disposées directement sous la matrice à cristaux liquides à éclairer. La seconde architecture consiste à éclairer un guide de lumière par la tranche. Elle est représentée sur les figures 1 et 2. La figure 1 représente une vue éclatée des différents composants du backlighting, la figure 2 représente une vue en coupe partielle dans le plan des diodes d'éclairage. Le backlighting 1 comporte alors : - un guide de lumière 10 sensiblement de forme parallélépipédique ou prismatique, d'épaisseur faible, disposé sous la matrice à cristaux liquides 20 à éclairer ; - un éclairage constitué de diodes électroluminescentes d'éclairage 11 disposées en ligne ; - un circuit d'alimentation 12 des diodes électroluminescentes ; - une structure mécanique 13 qui porte le circuit d'alimentation 12 et les diodes d'éclairage 11. Pour que cet éclairage soit compatible NVG, une solution technique possible consiste à disposer un filtre NVG sur certaines diodes émettant dans le rouge. La figure 3 représente une vue dans le plan de 35 coupe précédent de cette implantation. Sur cette figure 3, les diodes 14 3025287 3 filtrées sont représentées en noir et elles sont surmontées d'un filtre 15 représenté schématiquement par un rectangle blanc. Cette solution technique présente les défauts suivants : - L'encombrement des LEDs filtrées est supérieur à celles des LEDs 5 non filtrées. Cet encombrement impose que le guide de lumière soit éloigné de la barrette des LEDs d'éclairage de jour. Ceci occasionne une perte d'efficacité lumineuse du système d'éclairage pour le mode d'éclairage de jour où ce paramètre est très important ; 10 - Il est nécessaire que le filtrage des LEDs NVG soit parfaitement efficace et qu'il n'y ait aucune fuite de lumière en dehors du filtre. Il est donc important que la LED NVG soit entourée d'une zone absorbant la lumière ne passant pas dans le filtre. Un corps noir ou l'ajout d'un capuchon noir autour de la LED est alors nécessaire. 15 o La présence de cet élément absorbant augmente l'écartement entre les diodes et en réduit le nombre, ce qui limite le nombre de LEDs utilisables en mode normal et réduit donc la puissance lumineuse du backlighting de jour ; o La présence de cet élément absorbant à proximité des 20 LEDs du mode normal nuit aussi à l'efficacité d'injection des LEDs du mode normal dans le guide de lumière en absorbant une partie du flux lumineux de ces LEDs. Le dispositif d'éclairage selon l'invention ne présente pas ces 25 inconvénients. Plus précisément, l'invention a pour objet un dispositif d'éclairage compatible de l'utilisation des jumelles de vision de nuit, ledit dispositif d'éclairage comportant au moins : une rangée de premières diodes électroluminescentes portées et alimentées par un circuit électronique; 30 une seconde diode électroluminescente surmontée d'un filtre optique, ledit filtre optique ayant une transmission spectrale telle que la lumière issue de la seconde diode filtrée par ledit filtre soit compatible de l'utilisation desdites jumelles de vision de nuit, caractérisé en ce que le dispositif d'éclairage comporte un guide 35 de lumière comprenant une face d'entrée disposée devant la seconde diode 3025287 4 électroluminescente filtrée, une zone de guidage de la lumière dont la longueur est égale à celle de la rangée de premières diodes électroluminescentes et une pluralité de faces de sorties diffusantes disposées au niveau et entre les premières diodes électroluminescentes. 5 Avantageusement, le guide de lumière a sensiblement la forme d'une lame plane mince et de forme allongée, la seconde diode électroluminescente filtrée étant disposée le long d'une tranche de la lame plane. Avantageusement, la lame plane mince comporte des logements 10 creux, les premières diodes électroluminescentes étant disposées dans lesdits logements creux. Avantageusement, la lame plane mince comporte des créneaux, les premières diodes électroluminescentes étant disposées entre lesdits créneaux. 15 Avantageusement, la lame plane mince est sensiblement en forme de prisme droit à faces triangulaires, chaque face triangulaire ayant la forme d'un triangle rectangle allongé, la seconde diode électroluminescente filtrée étant disposée le long du petit côté du triangle rectangle, la rangée de premières diodes électroluminescentes étant disposées le long du grand côté 20 du triangle rectangle. Avantageusement, le guide de lumière comporte au moins un pan coupé réfléchissant disposé entre la zone de guidage de la lumière et une des faces de sortie diffusantes. Avantageusement, le guide de lumière comporte deux pans 25 coupés réfléchissants disposés entre la zone de guidage de la lumière et une des faces de sortie diffusantes, les deux pans coupés formant un prisme triangulaire. Avantageusement, le guide de lumière comporte au moins une partie en forme de crosse disposée entre la zone de guidage de la lumière et 30 une des faces de sortie diffusantes. Avantageusement, le guide de lumière est sensiblement en forme de prisme droit à faces trapézoïdales, chaque face ayant la forme d'un trapèze isocèle, la seconde diode électroluminescente filtrée étant disposée le long de la petite base du trapèze, la rangée de premières diodes électroluminescentes étant disposées le long de la grande base du trapèze. 3025287 5 Avantageusement, chaque créneau comporte une échancrure triangulaire de façon que le guide de lumière soit constitué d'une pluralité de guides optiques secondaires, chaque guide secondaire conduisant la lumière issue de la seconde diode filtrée entre deux premières diodes 5 électroluminescentes. Avantageusement, le guide de lumière comporte, en dehors de la face d'entrée et des faces de sorties diffusantes, un traitement réfléchissant sur au moins une de ses faces. Avantageusement, la seconde diode électroluminescente est du 10 même type qu'au moins une des premières diodes électroluminescentes. Avantageusement, la seconde diode électroluminescente est en partie masquée de façon que sa surface émettrice soit adaptée à la surface de la face d'entrée. Avantageusement, le circuit électronique est un circuit imprimé 15 flexible portant à la fois les premières diodes électroluminescentes et la seconde diode électroluminescente, la seconde diode étant dans un plan différent de celui des premières diodes électroluminescentes. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages 20 apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre donnée à titre non limitatif et grâce aux figures annexées parmi lesquelles : La figure 1 représente une vue éclatée d'un backlighting comportant un éclairage de jour ; La figure 2 représente une vue en coupe partielle dudit 25 backlighting de jour ; La figure 3 représente une vue en coupe partielle d'un backlighting comportant un éclairage compatible NVG selon l'art antérieur ; La figure 4 représente une vue en coupe partielle dans un premier plan d'un premier backlighting comportant un éclairage compatible NVG 30 selon l'invention ; La figure 5 représente une vue en coupe partielle dans un second plan du premier backlighting ; La figure 6 représente une vue en coupe partielle dans le premier plan d'une première variante du premier backlighting ; 3025287 6 La figure 7 représente une vue en coupe partielle dans le premier plan d'une seconde variante du premier backlighting ; La figure 8 représente une vue en coupe partielle dans le premier plan d'une troisième variante du premier backlighting ; 5 La figure 9 représente une vue en coupe partielle dans le premier plan d'une quatrième variante du premier backlighting ; La figure 10 représente un circuit électronique d'alimentation d'un backlighting comportant un éclairage compatible NVG selon l'invention ; La figure 11 représente une vue en coupe partielle dans le second 10 plan d'un second backlighting comportant un éclairage compatible NVG selon l'invention ; La figure 12 représente une vue en coupe partielle dans le second plan d'une variante de la zone de sortie de ce second backlighting ; La figure 13 représente une vue en coupe partielle dans le second 15 plan d'une première variante du second backlighting. Les différentes figures sont représentées dans un repère orientée (X, Y, Z). Le plan (X, Y) correspond au plan du guide principal de lumière disposé sous la matrice à cristaux liquides à éclairer. L'axe X correspond à 20 l'axe principal de la rangée des diodes électroluminescentes d'éclairage. L'axe Z est perpendiculaire au plan (X, Y). Sur ces différentes figures, le guide principal de lumière n'est pas représenté. A titre de premier exemple non limitatif, les figures 4 et 5 25 représentent deux vues en coupe partielle dans les plans (X, Z) et (X, Y) d'un premier backlighting comportant un éclairage compatible NVG selon l'invention. Ce dispositif d'éclairage comporte au moins : une rangée de premières diodes électroluminescentes 11 portées et alimentées par un circuit électronique 12. Ces diodes 11 sont 30 destinées à assurer l'éclairage principal de jour. Généralement, elles émettent dans trois gammes spectrales différentes de façon à assurer un éclairage blanc. Le circuit électronique 12 est généralement un circuit imprimé flexible ou « flex » ; une seconde diode électroluminescente 14 surmontée d'un filtre 35 optique 15, le filtre optique ayant une transmission spectrale telle 3025287 7 que la lumière issue de la seconde diode 14 filtrée soit compatible de l'utilisation desdites jumelles de vision de nuit. Cette diode émet dans la partie rouge du spectre et le filtre coupe le rayonnement situé au-delà d'une certaine longueur d'onde. Cette diode peut être 5 du même type que les diodes rouges de la rangée de diodes 11 utilisées pour l'éclairage principal. Généralement, cette seconde diode est alimentée par le même circuit électronique 12 d'alimentation qui est un circuit souple appelé flex. En jouant sur la forme et la flexibilité du flex, comme illustré en figure 10, il est en 10 effet possible de disposer la seconde diode dans un plan différent de celui de la première rangée de diodes électroluminescentes ; - un guide de lumière 16 comprenant : - une face d'entrée 161 disposée devant la seconde diode électroluminescente filtrée 14. La seconde diode 15 électroluminescente 14 peut avoir une surface émettrice de dimensions supérieures à celles de ladite face d'entrée. Dans ce cas, la seconde diode électroluminescente est en partie masquée de façon que sa surface émettrice soit adaptée à la surface de la face d'entrée et qu'aucune 20 lumière parasite ne vienne perturber le bon fonctionnement du guide optique - une zone de guidage 162 de la lumière dont la longueur est égale à celle de la rangée de premières diodes électroluminescentes. Dans l'exemple des figures 4 et 5, la 25 zone de guidage a sensiblement la forme d'une lame plane mince et de forme allongée, la seconde diode électroluminescente filtrée étant disposée le long d'une tranche de cette lame plane. La propagation des rayons lumineux à l'intérieur du guide de lumière se fait 30 essentiellement par réflexions totales sur les parois du guide. Pour augmenter son efficacité, cette zone de guidage peut être en totalité ou en partie métallisée ; une pluralité de faces de sorties 163 diffusantes disposées au niveau et entre les premières diodes 35 électroluminescentes 11. Ces faces 163 sont représentées 3025287 8 par des zones rayées sur les différentes figures. Les zones de diffusion 163 peuvent être obtenues de différentes façons. A titre d'exemple, on peut dépolir ces zones. On peut également ajouter des microstructures qui vont dévier 5 la lumière circulant dans le guide vers l'entrée du guide principal de lumière. Dans l'exemple des figures 4 et 5, la lame plane mince comporte des logements creux 164, les premières diodes électroluminescentes 11 10 étant disposées dans lesdits logements creux. Dans cet exemple et dans ce qui suit, les différentes figures comportent une seule diode électroluminescente filtrée, pour des raisons de clarté des figures. Il est, bien entendu, possible de disposer plusieurs diodes filtrées pour obtenir plus de lumière ou une meilleure homogénéité d'éclairage ou améliorer la fiabilité du 15 backlighting. Il existe différentes variantes de configurations de ce premier backlighting. La figure 6 représente une première variante. Le guide de lumière possède une encoche 165 dans laquelle se logent la diode électroluminescente 14 et son filtre 15. 20 La figure 7 représente une seconde variante du dispositif des figures 4 et 5. Dans cette variante, la zone de guidage comporte une série de créneaux 166 entre lesquels sont disposées les premières diodes électroluminescentes 11. La figure 8 représente une troisième variante du dispositif des 25 figures 4 et 5. Dans cette variante, la lame plane mince 162 est sensiblement en forme de prisme droit à faces triangulaires, chaque face triangulaire ayant la forme d'un triangle rectangle allongé, la seconde diode électroluminescente filtrée 14 étant disposée le long du petit côté du triangle rectangle, la rangée de premières diodes électroluminescentes 11 étant 30 disposées le long du grand côté du triangle rectangle. Cette forme de lame facilite la propagation des rayons lumineux issus de la seconde diode filtrée. Comme on le voit sur la figure 8, ces rayons lumineux symbolisés par des flèches hachurées se réfléchissent, par réflexion totale, sur l'hypoténuse 167 de la face triangulaire. Sur cette figure 8, la zone de guidage comporte 35 également une série de créneaux 166 entre lesquels sont disposées les 3025287 9 premières diodes électroluminescentes 11. Dans une variante de réalisation, les diodes peuvent également être disposées dans des logements. La figure 9 représente une quatrième variante du dispositif des figures 4 et 5. Dans cette variante, la lame plane mince est simplement 5 disposée sous la rangée des premières diodes électroluminescentes 11, ce qui simplifie la forme de la lame qui ne comporte plus ni logements, ni créneaux. Pour réduire l'encombrement, le guide de lumière peut comporter un pan coupé réfléchissant disposé entre la zone de guidage de la lumière et 10 chaque face de sortie. Il peut également comporter deux pans coupés réfléchissants disposés entre la zone de guidage de la lumière et chaque face de sortie, les deux pans coupés formant un prisme triangulaire. Dans le backlighting des figures 4 à 9, l'injection de la lumière 15 filtrée est faite sur un des côtés latéraux de la rangée des premières diodes électroluminescentes 11. Une des difficultés de cette configuration est d'éclairer de façon homogène les faces de sortie 163 situées entre ces premières diodes électroluminescentes. A titre de second exemple non limitatif, les figures 11, 12 et 13 20 représentent un second mode de réalisation d'un backlighting selon l'invention utilisé en mode longitudinal. Dans cette configuration, le guide de lumière NVG est disposé sous le guide de lumière principal disposé devant les diodes d'éclairage de jour 11. Le guide de lumière 17 peut comporter des pans coupés 170 permettant de replier les faisceaux lumineux issus de la 25 diode filtrée vers des créneaux 174 disposés entre les premières diodes électroluminescentes 11. Sur les deux vues en coupe de la figure 11 réalisées dans les plans (X, Y) et (Y, Z), le guide de lumière 17 est sensiblement en forme de prisme droit à faces trapézoïdales, chaque face ayant la forme d'un trapèze 30 isocèle, la seconde diode électroluminescente filtrée 14 étant disposée le long de la petite base 171 du trapèze, la rangée de premières diodes électroluminescentes 11 étant disposées le long de la grande base 172 du trapèze. Les flèches hachurées représentent le trajet des rayons lumineux issus de la source 14. 3025287 10 La base 171 peut comporte un traitement diffusant ou un réseau de motifs diffusants 173 permettant d'améliorer la diffusion et la propagation des rayons lumineux dans le guide de lumière. Comme on le voit sur la figure 12, le guide de lumière peut 5 également comporter une ou plusieurs parties 177 en forme de crosse recourbées disposée entre la zone de guidage de la lumière et les faces de sortie diffusantes. La section des crosses peut être rectangulaire ou circulaire. Pour améliorer la propagation et la répartition des rayons lumineux 10 jusqu'aux zones situées entre les premières diodes électroluminescentes 11, chaque créneau 174 peut comporter une échancrure triangulaire 175 comme représenté en figure 13. Le guide de lumière est alors constitué d'une pluralité de guides optiques secondaires 176 en forme de lames minces déployées en éventail, chaque guide secondaire conduisant, par réflexion 15 totale sur les parois du guide secondaire, la lumière issue de la seconde diode filtrée 14 entre deux premières diodes électroluminescentes 11. Les flèches hachurées représentent le trajet des rayons lumineux issus de la source filtrée 14. 20 Les avantages des backlightings selon l'invention sont les suivants : - Conserver sans modification, le guide principal des diodes électroluminescentes d'éclairage en mode normal. On conserve ainsi toute l'efficacité d'injection des diodes 25 d'éclairage de jour ; - Obtenir un encombrement réduit de l'ensemble du backlighting ; - Utiliser un nombre réduit de diodes électroluminescentes compatibles NVG ; 30 - Obtenir un éclairage homogène ; - Utiliser un seul flex d'alimentation et un seul guide de lumière supplémentaire pour assurer l'éclairage de nuit. REVENDICATIONS1. Dispositif d'éclairage (1) compatible de l'utilisation des jumelles de vision de nuit, ledit dispositif d'éclairage comportant au moins : une rangée de premières diodes électroluminescentes (11) portées et alimentées par un circuit électronique (12); une seconde diode électroluminescente (14) surmontée d'un filtre optique (15), ledit filtre optique ayant une transmission spectrale telle que la lumière issue de la seconde diode filtrée par ledit filtre soit compatible de l'utilisation desdites jumelles de vision de nuit, caractérisé en ce que le dispositif d'éclairage comporte un guide de lumière (16, 17) dit « NVG » comprenant une face d'entrée (161, 171) disposée devant la seconde diode électroluminescente filtrée, une zone de guidage (162) de la lumière dont la longueur est égale à celle de la rangée de premières diodes électroluminescentes et une pluralité de faces de sorties diffusantes (163) disposées au niveau et entre les premières diodes électroluminescentes. 2. Dispositif d'éclairage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le guide de lumière (16) a sensiblement la forme d'une lame plane mince et de forme allongée, la seconde diode électroluminescente filtrée étant 20 disposée le long d'une tranche de la lame plane. 3. Dispositif d'éclairage selon la revendication 2, caractérisé en ce que la lame plane mince comporte des logements creux (164), les premières diodes électroluminescentes étant disposées dans lesdits logements creux. 25 4. Dispositif d'éclairage selon la revendication 2, caractérisé en ce que la lame plane mince comporte des créneaux (166), les premières diodes électroluminescentes étant disposées entre lesdits créneaux. 30 5. Dispositif d'éclairage selon la revendication 2, caractérisé en ce que la lame plane mince est sensiblement en forme de prisme droit à faces triangulaires, chaque face triangulaire ayant la forme d'un triangle rectangle 3025287 12 allongé, la seconde diode électroluminescente filtrée étant disposée le long du petit côté du triangle rectangle, la rangée de premières diodes électroluminescentes étant disposées le long du grand côté du triangle rectangle. 5 6. Dispositif d'éclairage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le guide de lumière (17) comporte au moins un pan coupé réfléchissant disposé entre la zone de guidage de la lumière et une des faces de sortie diffusantes. 10 7. Dispositif d'éclairage selon la revendication 6, caractérisé en ce que le guide de lumière (17) comporte au moins deux pans coupés réfléchissants disposés entre la zone de guidage de la lumière et une des faces de sortie diffusantes, les deux pan coupés formant un prisme 15 triangulaire (170). 8. Dispositif d'éclairage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le guide de lumière comporte au moins une partie en forme de crosse (177) disposée entre la zone de guidage de la lumière et une des faces de 20 sortie diffusantes. 9. Dispositif d'éclairage selon la revendication 4, caractérisé en ce que le guide de lumière (17) est sensiblement en forme de prisme droit à faces trapézoïdales, chaque face ayant la forme d'un trapèze isocèle, la 25 seconde diode électroluminescente filtrée étant disposée le long de la petite base (171) du trapèze, la rangée de premières diodes électroluminescentes étant disposées le long de la grande base (172) du trapèze. 10. Dispositif d'éclairage selon la revendication 9, caractérisé en 30 ce que chaque créneau comporte une échancrure triangulaire (175) de façon que le guide de lumière soit constitué d'une pluralité de guides optiques secondaires (176), chaque guide secondaire conduisant la lumière issue de la seconde diode filtrée entre deux premières diodes électroluminescentes. 3025287 13 11. Dispositif d'éclairage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le guide de lumière comporte, en dehors de la face d'entrée et des faces de sorties diffusantes, un traitement réfléchissant sur au moins une de ses faces. 5 12. Dispositif d'éclairage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la seconde diode électroluminescente est du même type qu'au moins une des premières diodes électroluminescentes. 10 13. Dispositif d'éclairage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la seconde diode électroluminescente est en partie masquée de façon que sa surface émettrice soit adaptée à la surface de la face d'entrée. 15 14. Dispositif d'éclairage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le circuit électronique (12) est un circuit imprimé flexible portant à la fois les premières diodes électroluminescentes et la seconde diode électroluminescente, la seconde diode étant dans un plan différent de celui des premières diodes électroluminescentes.20