Brevet FR3160756A1 — publié le 20251003

L’invention concerne un dispositif d’éclairage destiné à l’éblouissement comportant une ou plusieurs diodes électroluminescentes dépourvues de lentilles accolées associées à un système optique à plusieurs lentilles dont une lentille de Fresnel permettant de produire à distance un éclairement sensiblement uniforme. [Fig 2] à publier avec l’abrégé. Dispositif d’éclairage destiné à l’éblouissement à diodes électroluminescentes La présente invention concerne de manière générale le domaine de l'éclairage, en particulier les éclairages devant répondre à des spécificités particulières, notamment aptes à produire un éclairement concentré sur une zone distante de quelques mètres, et a pour objet un dispositif d'éclairage à diodes électroluminescentes (généralement désignées par DEL ou LED) dont le flux lumineux est exprimé en lumen. Dans certains domaines ou certaines applications, il est nécessaire de disposer d'un éclairage répondant à certaines spécifications techniques, voire réglementaires, par exemple en termes d'intensité ou d'uniformité de l'éclairage au niveau de la zone à éclairer. Tel est notamment le cas, dans le cas des éclairages destinés aux interventions d’armée ou de police à des fin de détection ou d’éblouissement humain de menaces. En combat rapproché ou lors de manifestations hostiles, il est essentiel de permettre à un opérateur à pied de pouvoir éclairer avec suffisamment de puissance une zone en avant proche de lui. Dans un mode de fonctionnement particulier une zone dite de menace de 1 mètre carré à 5 mètres de distance serait le plus favorable. Dans un mode de fonctionnement particulier à l’attention des fonctionnaires de police opérant lors de manifestations, le dispositif lumineux est fixé sur un bouclier tenu au bras par l’opérateur. Dans le cas d’une telle utilisation la dimension et le poids du dispositif d’éclairage se doit d’être minimal. Les appareils du type précité, qui sont commercialisés actuellement comportent généralement comme source(s) lumineuse(s) des DELs blanches usuelles dont la zone émettrice, généralement désignée chip, est un carré de 1 à 2 mm de côté. Ces DELs sont généralement associées chacune à un collimateur tel que ceux commercialisé par la société Gaggione qui réduit l’angle de divergence du rayonnement de la DEL. La puissance lumineuse maximale des dites DELs est limitée suivant le modèle entre 150 et 300 lumens, ces dispositifs sont commercialisés par exemple par la société Extrême vision. Pour obtenir un effet d’éblouissement suffisant, dans les conditions précitées, les différentes études physiologiques montrent qu’un éclairement oculaire supérieur à 10000 lux (1 lux est égal à 1 lumen par mètre carré) est nécessaire. Pour obtenir un tel éclairement avec un dispositif d’éclairage de petite taille et de faible poids, la luminance dénommée L0, exprimée en candelas par mètre carrés, du chip de la DEL est un facteur déterminant. La luminance L1 du rayonnement émis par le dispositif d’éclairage est légèrement inférieure à L0, l’atténuation étant provoquée par le coefficient de transmission des éléments optiques composant le dispositif. L’éclairement de la zone de menace étant toujours proportionnel à L1, on montre ainsi que, pour un dispositif otique de dimension donnée, la luminance L0 est un des facteurs principaux d’efficacité. Les DELs tels que les modèles de type Osram Ostar LECG qui peuvent émettre un flux lumineux de 8000 lumens permettent d’atteindre une luminance de 400 millions de candelas par mètre carré soit plus de 8 fois la luminance d’une DEL blanche usuelle. Les DELs tels que le modèle LECGP2 ou LECGP3 ne possèdent pas de lentilles accolées et nécessitent un système optique dédié qui est revendiqué dans cette invention. Dans un mode de fonctionnement non exhaustif, le dispositif utilise des DELs LECGP2 dont le spectre a un maximum d’émission proche de 550 nm qui est la longueur d’onde où l’œil est le plus sensible. La FIG. 1 représente sur le même graphique le spectre d’une DEL telle que le modèle LECGP2 (1) et la fonction V(l) (2) qui caractérise la sensibilité de l’œil en fonction de la longueur d’onde l. Ces deux spectres sont sensiblement superposés et permettent ainsi une bonne efficacité lumineuse. De nombreuses DELs sont surmontées d’une lentille en matériau plastique ou silicone accolée à la DEL qui s’adapte aux collimateurs comme décrit précédemment et utilisé par l’état de l’art pour des dispositifs destinés à l’éblouissement. Les DELs de grande puissance comme décrit ci-dessus telles que le modèle Osram LECGP2 ou LECGP3 sont dépourvues de ces lentilles et donnent, en conséquence, un diagramme d’émission lambertien ayant une luminance parfaitement constante sur un demi-espace. L’objet de la présente invention est la conception d’un système optique adapté aux types de DELs précitées permettant de collecter efficacement un tel rayonnement lambertien afin de d’éclairer de manière sensiblement uniforme la zone de menace. D’autre part, compte tenu du fait que l’utilisation de ce dispositif est effectuée par un opérateur extérieur le plus souvent à pied, les DELs sont pilotées par une alimentation électrique alimentée par une batterie rechargeable. Pour effectuer une collecte efficace du flux lumineux de la DEL le dispositif optique possède au moins deux lentilles en matériau transparent, une première lentille avantageusement plan-convexe, ayant sa face sensiblement plane en regard de la DEL à une distance proche de la DEL, sa face convexe pouvant être asphérique, et, une deuxième lentille qui est avantageusement une lentille dite de Fresnel. a première lentille est en matériau transparent qui peut être du verre ou du plastique, sa position est proche de la DEL, la distance entre la DEL et la première lentille étant toujours inférieure à l’épaisseur de la lentille en son centre. La deuxième lentille est avantageusement une lentille dite de Fresnel qui peut être en verre ou en plastique dont la distance focale et la position permettent de modifier la largeur de la zone éclairée à une distance donnée. L’intérêt d’utiliser une lentille de Fresnel par rapport à une lentille classique de même distance focale est le gain de poids et d’espace. Ceci est particulièrement avantageux pour une utilisation par un homme à pied. Ainsi, selon l’invention, le dispositif d’éclairage destiné à l’éblouissement comprend une diode électroluminescente ou DEL dépourvue de lentille accolée pilotée par un circuit électronique alimenté par une batterie rechargeable et associée à un système optique apte à récupérer le flux lumineux émis par ladite DEL et à produire à distance un éclairement sensiblement uniforme, ledit système optique comprenant au moins deux lentilles réalisée en matériau transparent, caractérisé en ce que le système optique comporte une première lentille dont la distance à la surface de la DEL est inférieure à l’épaisseur centrale de ladite première lentille et une deuxième lentille qui est une lentille dite de Fresnel. Suivant différents modes de réalisation un dispositif éblouissant peut comporter un ou plusieurs ensembles comportant chacun une DEL de puissance et les deux lentilles décrites, le dispositif dans son ensemble étant enfermé dans un boitier étanche et alimenté par une batterie rechargeable. La face optique extérieure du boitier étanche qui est émettrice de lumière peut être la face plane de la lentille de Fresnel ou celle d’une fenêtre supplémentaire en matériau transparent. Dans un mode de réalisation particulier, cette fenêtre peut être facilement échangeable en cas de dégradation. Suivant un autre mode de réalisation la face extérieure comporte un élément protecteur transparent facilement échangeable en cas de rayures et salissures. Suivant un autre mode de réalisation, le circuit électronique permet un mode de fonctionnement stroboscopique dont les impulsions lumineuses ont un cadencement réglable. Suivant un autre mode de réalisation le cadencement des impulsions lumineuses a une période qui varie aléatoirement pendant son fonctionnement. Suivant divers modes de réalisation, la première lentille peut être plan-convexe pouvant avoir une ou plusieurs faces asphériques. L'invention sera mieux comprise, grâce à la description ci-après, qui se rapporte à un mode de réalisation préféré, donné à titre d'exemple non limitatif, et expliqué avec référence aux dessins schématiques annexés, dans les figures 1 à 4 : FIG. 1 représente sur un même graphique le spectre de la DEL Osram LECGP2 (1) et la courbe de la sensibilité de l’œil (2), la quasi-superposition des deux courbes atteste de l’efficacité de sensibilité du rayonnement de la DEL à des fins d’éblouissement FIG. 2 représente en coupe la DEL (3) et un système optique à deux lentilles comprenant une première lentille (4) ayant une surface plane (5) et une surface convexe (6), et, une lentille de Fresnel (7). FIG. 3 représente un dispositif comprenant deux DEL Osram LECGP2 (8), deux lentilles plan-convexes (9) et deux lentilles de Fresnel (10), représentées en vue de face (11). FIG. 4 représente le boitier mécanique (12) contenant le système optique double, détaillé FIG. 3 , ayant un élément transparent facilement remplaçable (13), ledit boitier étant relié à une deuxième boite (14) contenant la batterie rechargeable. Dispositif d’éclairage destiné à l’éblouissement comprenant au moins une diode électroluminescente (3), généralement désignée par DEL, dépourvue de lentille accolée, pilotée par un circuit électronique alimenté par une batterie rechargeable et associée à un système optique apte à récupérer le flux lumineux émis par ladite DEL et à produire à distance un éclairement sensiblement uniforme, ledit système optique comprenant au moins deux lentilles réalisée en matériau transparent, caractérisé en ce que le système optique comporte une première lentille (4) dont la distance à la surface de la DEL est inférieure à l’épaisseur centrale de ladite première lentille et une deuxième lentille (7) qui est une lentille dite de Fresnel. Dispositif suivant la revendication 1 caractérisé en ce que le dispositif d’éclairage comprend une ou plusieurs DEL associées chacune à un système optique, le dit dispositif étant enfermé dans un boitier mécanique (12) possédant une face extérieure émettrice de lumière. Dispositif suivant la revendication 2 caractérisé en ce que le boitier mécanique possède (12), sur sa face émettrice de lumière, une fenêtre extérieure en matériau transparent. Dispositif suivant les revendications 2 et 3 caractérisé en ce que la face extérieure du boitier mécanique possède un élément transparent extérieur (13) facilement échangeable. Dispositif suivant la revendication 1 caractérisé en ce que le circuit électronique (14) qui pilote la DEL permette une émission lumineuse stroboscopique. Dispositif suivant les revendications 1 et 5 caractérisé en ce que le circuit électronique (14) qui pilote la DEL permette une émission lumineuse stroboscopique dont cadencement des impulsions lumineuses a une période qui varie aléatoirement pendant son fonctionnement. Dispositif suivant la revendication 1 caractérisé en ce que ladite première lentille (4) a une face sensiblement plane (5) en regard de la DEL (3). Dispositif suivant la revendication 1 caractérisé en ce que la DEL utilisée est le modèle LECGP2 (8).