L'invention concerne le domaine de l'éclairage, en particulier à partir de diodes électroluminescentes comme sources d'éclairage.

Les diodes électroluminescentes ou DEL (LED en anglais) ont à l'origine été employées pour constituer des lampes témoins ou voyants lumineux d'appareils électriques et électroniques, et assurent depuis déjà quelques années l'éclairage de dispositifs de signalisation tels que les feux de signalisation de véhicules automobiles (clignotants, feux de position), ou de lampes portatives ou de balisage.

Récemment leur utilisation s'est développée en vue de remplacer les ampoules à incandescence halogène.

L'intérêt des DEL est leur longue durée de vie rendant les appareillages les employant davantage pérennes, et nécessitant un entretien réduit.

L'invention a pour but de proposer un nouveau dispositif d'éclairage ou luminaire à base de DEL fournissant une efficacité lumineuse suffisante sans éblouir.

Selon l'invention, le dispositif d'éclairage ou luminaire comporte un caisson, des diodes électroluminescentes en tant que sources lumineuses d'éclairage, un support disposé dans le caisson et sur lequel sont agencées les diodes, et un substrat en verre formant la façade du luminaire, les diodes éclairant en direction du substrat. Le luminaire tel que :

le support des diodes est rendu solidaire du fond du caisson, le fond du caisson étant fait d'un matériau conducteur thermique du type métallique et ledit support intégrant et/ou étant associé à des moyens de dissipation thermique connectés au fond du caisson,

le substrat en verre comporte des moyens de diffusion de la lumière, dits moyens diffusants, qui sont agencés en regard des diodes,

un réflecteur est disposé à l'intérieur du caisson de façon à réfléchir les rayons lumineux en direction du substrat. Le matériau conducteur thermique du fond du caisson ainsi que les moyens de dissipation thermique intégrés et/ou associés au support et connectés au fond du caisson constituent des moyens d'évacuation thermique de la chaleur dégagée par les diodes en fonctionnement. Ainsi, l'évacuation de la chaleur évite de dégrader le rendement des diodes, et par conséquent garantit de fournir l'efficacité lumineuse requise pour un luminaire. Cette efficacité lumineuse est également optimisée par la présence d'un réflecteur. En outre, le luminaire est très peu éblouissant en raison des moyens diffusants.

En outre, de multiples atouts résultent de la constitution en verre de la façade du dispositif d'éclairage:

Le verre présentant une bonne résistance à la chaleur, le substrat verrier permet de réaliser un système mince car il peut être proche des DEL malgré le fait qu'elles constituent des points chauds;

Ceci permet également d'utiliser des DEL de puissance importante (supérieure à 100 mW), donc constituant des sources d'éclairage plus chaudes,, le rendement lumineux étant plus élevé (de l'ordre de 100 Im/W au lieu de 40 Im/W). Le verre est lisse et mécaniquement résistant de sorte qu'il présente une facilité de nettoyage et ne se raye pas, ce qui présente un intérêt particulier pour les luminaires installés dans des lieux imposant une hygiène stricte.

- Le verre répond aux besoins des normes de sécurité au feu.

Selon une variante de réalisation, le support des diodes est constitué d'une plaque de surface générale s'étendant sensiblement parallèlement à l'ensemble de la surface du fond du caisson, et le réflecteur est constitué d'un revêtement réfléchissant rapporté sur la face de ladite plaque en regard du substrat.

Selon une autre variante, le support des diodes est constitué de barrettes séparées qui sont réparties sur le fond du caisson, et le réflecteur est formé par le fond du caisson dont le matériau constitutif est réfléchissant et/ou ou par un revêtement réfléchissant rapporté contre le fond du caisson et/ou par un revêtement réfléchissant rapporté sur la face des barrettes en regard du substrat. Le revêtement réfléchissant rapporté est par exemple une laque ou une peinture.

Selon une caractéristique, les diodes peuvent être encapsulées ou être de simples puces. Par ailleurs, il n'est pas nécessaire d'utiliser des lentilles.

Selon une autre caractéristique, les moyens de dissipation thermique intégrés et/ou associés au support des diodes sont constitués par le matériau constitutif du support, du type métallique, ou par des surfaces métalliques intégrées au support, et éventuellement par des moyens de solidarisation du support au fond du caisson qui sont thermiquement conducteurs et faits d'un matériau isolant électrique, du type colle ou ruban adhésif thermiquement conducteur. Les moyens de diffusion en regard des diodes sont disposés dans des zones focalisées et d'étendue réduite, c'est-à-dire des zones qui correspondent aux points de focalisation au droit des diodes et à proximité immédiate desdits points de focalisation.

Ces zones de diffusion de la lumière au regard des diodes s'étendent ainsi dans un plan parallèle aux grandes extensions du substrat. Chaque zone présente une géométrie correspondant à au moins, voire incluant, la projection sur le substrat du faisceau lumineux émis par chacune des diodes.

Chaque zone correspond par exemple à une aire au moins délimitée par un cercle.

En particulier, chaque diode éclaire en regard des moyens de diffusion selon un faisceau lumineux à la manière d'un cône, l'angle du faisceau dans le plan médian et longitudinal de ce cône étant de l'ordre de 100 à 140°, et la distance de l'extrémité des diodes au substrat verrier étant de l'ordre de 1 à 20 mm, de préférence de l'ordre de 10 mm.

Les moyens diffusants permettent de modifier la transmission lumineuse du substrat, la rendant plus faible. Les rayons lumineux sont transmis en moindre quantité au droit des diodes réduisant ainsi efficacement l'éblouissement d'un individu observant le dispositif. En revanche, la transmission lumineuse reste élevée au niveau de la surface restante du substrat exempte de moyens diffusants de manière à assurer convenablement l'éclairage. En variante, des moyens de diffusion peuvent être associés à l'ensemble de la surface du substrat verrier. Toutefois, les moyens de diffusion agencés au regard des diodes présenteront une transmission lumineuse plus faible que ceux agencés sur le reste de la surface verrière.

En particulier, le substrat en verre nu (substrat sans moyens de diffusion) présente une transmission lumineuse d'au moins 85% tandis qu'associé aux moyens diffusants agencés au regard des diodes, il présente une transmission lumineuse inférieure à 85%, de préférence comprise entre 40 et 85 %. Lorsque d'autres moyens diffusants sont disposés dans les zones séparant celles des moyens diffusants au regard des diodes, le substrat verrier associé à ces autres moyens diffusants présente une transmission lumineuse supérieure à la transmission lumineuse des moyens diffusants en regard des diodes, de préférence comprise au moins entre 70 et 90%.

Par conséquent, la transmission lumineuse du substrat verrier au regard des diodes est toujours inférieure à celle du reste du substrat. L'éclairage issu de ce dispositif est avantageusement homogène et très peu éblouissant.

Le substrat peut comporter, hormis dans les zones comportant les moyens diffusants, une couche d'argent recouvrant sa face interne en regard du caisson pour constituer un miroir éclairant. Des revêtements fonctionnels du type revêtement anti-rayure sur la face externe en regard de l'environnement extérieur ou des éléments à effet optique du type éléments imprimés sur le verre du substrat, peuvent être envisagés sans faire obstacle à la fonction du luminaire. Selon une autre caractéristique, les moyens diffusants sont agencés dans l'épaisseur du verre et/ou sur la face du substrat interne au dispositif en regard des diodes. Les moyens diffusants sont ainsi protégés et la face externe du dispositif en contact avec l'environnement extérieur est lisse et aisément nettoyable.

Les moyens diffusants associés au substrat sont obtenus par sablage, acidage, gravure, de préférence par laser, du substrat verrier, ou par sérigraphie d'un émail ou d'une couche diffusante, ou encore formés à partir d'une matière plastique diffusante feuilletée avec le substrat verrier.

L'attaque acide, le sablage, la gravure (avantageusement par laser) ou la sérigraphie pourront être préférés car fournissant une délimitation des zones traitées aisément contrôlable et reproductible industriellement.

La solidarisation du substrat au support est réalisée par fixation mécanique du type vissage, clipsage, ou par collage, de préférence de manière étanche, ou encore par encapsulation. Le dispositif d'éclairage de l'invention est utilisé en tant que luminaire fonctionnel et pour tout type de destination, telle que pour des habitations, des locaux industriels, engins de locomotion du type trains, bateaux, avions. Par sa conception plate et mince (d'épaisseur réduite, d'environ 10 à 30 mm), du fait de ses éléments constitutifs, et par son substrat de façade en verre aisément nettoyable, le dispositif d'éclairage de l'invention, préférentiellement étanche, est particulièrement adapté au marché de l'éclairage de locaux « hygiéniques » (salle blanche, hôpitaux, cuisines,...) nécessitant un indice de protection élevé du type IP65. La présente invention est maintenant décrite à l'aide d'exemples uniquement illustratifs et nullement limitatifs de la portée de l'invention, et à partir des illustrations ci-jointes, dans lesquelles :

- La figure 1 représente une vue schématique en coupe du dispositif de l'invention;

- La figure 2 est une vue de dessus de la figure 1 dépourvue de son substrat en verre de façade;

- La figure 3 est une vue de dessus du dispositif de l'invention dépourvue de son substrat en verre de façade selon une autre forme géométrique;

- La figure 4 est une vue de dessus du substrat du dispositif de la figure 1 ;

- La figure 5 est une vue partielle du luminaire de l'invention selon une variante de support des DEL;

- La figure 6 est une vue schématique de l'éclairage d'une DEL;

- Les figures 7 et 8 illustrent deux vues en coupe de deux variantes de réalisation du luminaire; La figure 1 illustre une vue schématique du dispositif d'éclairage ou luminaire 1 de l'invention comportant un caisson 10 formant l'arrière du luminaire, des diodes électroluminescentes (DEL) 2 constituant les sources lumineuses et agencées dans le caisson 10, un substrat en verre 3 formant la façade du luminaire, et des moyens diffusants 4 localisés.

Le caisson 10 comporte un fond 1 1 et des parois latérales 12 inclinées et est ouvert à l'opposé de son fond. Le caisson loge les DEL 2 et est refermé au niveau de son ouverture par le substrat verrier 3. La solidarisation du substrat verrier 3 aux parois 12 du caisson est obtenue par des moyens de fixation 5, tels que vissage, clipsage, collage, encapsulation, etc .. L'ensemble du caisson 10 et du substrat verrier 3 fournit une structure plate, de faible encombrement dont l'épaisseur globale correspond à l'épaisseur du caisson, la hauteur de logement des diodes et l'épaisseur du substrat verrier. Le luminaire ainsi conçu est d'épaisseur réduite, de l'ordre de 10 à 30mm.

Les dimensions (longueur et largeur) du luminaire sont adaptées à l'utilisation qui en est faite, et le nombre de diodes est alors fonction de ces dimensions. Le luminaire peut recouvrir diverses formes en façade telles que rectangulaire, carrée (figure 2), ronde (figure 3) ou toute autre forme géométrique s'adaptant au design souhaité.

Le caisson 10 du luminaire est constitué selon l'invention, au moins pour son fond, d'un matériau conducteur thermique, tel qu'un matériau métallique du type aluminium, cuivre ou acier inoxydable.

Sur sa face interne 13, en regard du substrat 3, sont agencées les DEL 2. Le matériau conducteur du caisson assure un rôle de dissipateur thermique, évacuant ainsi vers l'extérieur la chaleur dégagée par les DEL ce qui garantit une bonne efficacité des DEL et participe à leur longévité.

Les DEL 2 sont disposées sur un support 20 constitué dans une première variante illustrée en figure 1 par une pluralité de barrettes, ou une seconde variante illustrée sur la figure 5 par une plaque de circuit imprimé de surface plus importante correspondant sensiblement à la surface du luminaire.

Le support qui soit sous forme d'une plaque ou de barrettes est nommé en anglais PCB pour Printed Circuit Board. Il est constitué de matière plastique ou est métallique. Le plus souvent, les barrettes sont métalliques, tandis que la plaque est en matière plastique.

L'avantage de la pluralité de barrettes par rapport à une plaque unique de PCB est de réduire le coût de fabrication en optimisant la surface utile à l'agencement des diodes, permettre une répartition flexible des diodes sur la surface du luminaire et s'adapter ainsi à son design, et enfin réduire le coût de maintenance, seule la barrette défectueuse étant à remplacer. Le support 20 est fixé à la face interne 13 du caisson par des moyens de solidarisation 21 , qui sont fonction du type de support 20 utilisé.

En regard de la figure 1 , le support est constitué de barrettes métalliques. Les diodes sont soudées sur des pistes qui sont isolées électriquement du matériau métallique des barrettes. Le matériau métallique des barrettes étant conducteur thermique, les barrettes sont directement plaquées contre le caisson métallique pour obtenir la dissipation thermique, la fixation étant réalisée par dipsage, ou vissage, ou par des moyens de solidarisation 21 conducteurs thermiques tels que représentés sur la figure 1 . Le matériau de solidarisation conducteur thermique est par exemple de la colle ou du ruban adhésif double face thermiquement conducteur, ce matériau étant également isolant électrique

Lorsque le support 20 est une plaque en matière plastique (figure 5), les diodes sont soudées sur des surfaces dissipatrices de chaleur 22 (dits "thermal pad" en anglais") rapportées sur les deux faces opposées de la plaque (références 22a et 22c) et selon son épaisseur (référence 22b). La fixation de la plaque 20 est réalisée par un matériau de solidarisation 21 conducteur thermique associé aux surfaces de dissipation thermiques 22c. Le matériau de solidarisation conducteur thermique 21 est par exemple de la colle ou du ruban adhésif double face thermiquement conducteur, ce matériau étant également isolant électrique.

Le ruban adhésif présente l'avantage de fournir une épaisseur calibrée, permettant au support des DEL d'être parfaitement plan et d'assurer aux diodes d'être toutes à égale distance du substrat. De plus, le ruban adhésif permet sa fixation préalable au support.

Selon l'invention, chaque diode éclaire selon un faisceau lumineux à la manière d'un cône, l'angle a (figure 1 et figure 6 plus en détail) du faisceau dans un plan médian et longitudinal du cône étant de l'ordre de 100 à 140°, et la distance D de l'extrémité de la diode au substrat verrier 3 étant de l'ordre de 1 à 20 mm, de préférence de l'ordre de 10 mm. La tache lumineuse en projection sur le substrat est délimitée par un cercle de diamètre Y égal à 2Dtan(cc/2).

Le luminaire comporte avantageusement un réflecteur, c'est-à-dire une surface de réflexion des rayons lumineux, afin que les rayons lumineux émis par les diodes et n'ayant pas été directement transmis au travers du substrat mais piégés dans le caisson, soient renvoyés vers le substrat pour s'échapper vers l'extérieur, améliorant ainsi l'efficacité lumineuse totale du luminaire.

Le réflecteur se présente différemment selon la variante du support 20 des DEL. Ce réflecteur correspond dans la variante des barrettes, à la face interne 13 du caisson présentant un traitement de surface adapté et/ou un revêtement approprié rapporté, tel qu'une laque ou une peinture.

Pour la variante de la plaque qui s'étend parallèlement à l'ensemble de la face interne 13 du caisson, le réflecteur est constitué d'une surface réfléchissante recouvrant l'ensemble de la face 23 de la plaque en regard du substrat (figure 5) ou bien de surfaces réfléchissantes d'aire plus limitée, agencées sur la face 23 de la plaque en entourant les DEL et constituées par exemple par les surfaces dissipatrices de chaleur 22a (figure 5) ou par un revêtement approprié rapporté, tel qu'une laque ou une peinture. Pour assurer un éclairage sans éblouissement, le luminaire comprend des moyens de diffusion 4. Ces moyens de diffusion associés au substrat 3 sont répartis de manière appropriée en fonction de l'éclairage produit par les DEL. En particulier, ils présentent une géométrie correspondant à la surface de projection du faisceau lumineux émis par chacune des DEL sur le substrat, par exemple sous forme de cercles tels qu'illustrés sur la figure 4.

Le substrat en verre 3 présente une forte transmission lumineuse, d'au moins 85%. Il peut s'agir à titre d'exemples, selon notamment le rendu esthétique ou l'effet optique souhaité, et/ou la destination du luminaire de :

- verre de composition standard, tel que le verre Planilux® de la société SAINT-GOBAIN GLASS, de coloration légèrement verte;

- verre extra-clair sans coloration (neutre) tel que le verre Diamant® de la société SAINT-GOBAIN GLASS; - verre imprimé de type pyramidal, tel que le verre Albarino® de la société SAINT-GOBAIN GLASS, des reliefs en forme de pyramides étant établis sur la face externe 3A du substrat en regard de l'environnement extérieur du luminaire;

- verre trempé présentant une meilleure résistance mécanique;

- verre feuilleté

Selon une variante de réalisation, le substrat verrier peut constituer un miroir éclairant tel qu'illustré sur la figure 7. Le substrat verrier 3 est un verre transparent dont l'une des faces, la face interne 3B en regard de l'intérieur du luminaire, est pourvue d'un revêtement réfléchissant 30 tel qu'une couche à base d'argent hormis dans certaines zones 32 pour assurer la transmission de lumière. C'est au niveau de ces zones 32 que sont disposés les moyens diffusants 4, en regard des diodes. De préférence, pour cette application, les moyens diffusants sont obtenus par sablage de la couche réfléchissante, pour simplifier la fabrication.

Selon l'invention, le substrat verrier 3 comporte des moyens diffusants 4 aptes à modifier la transmission lumineuse du substrat de façon que celle- ci soit comprise entre 40 et 85 %.

Les moyens diffusants 4 sont localisés et agencés au moins en regard des DEL. Ils sont alors disposés dans des zones focalisées en regard des diodes et d'étendue réduite, typiquement sous forme de cercles.

Ils empêchent une transmission trop intense des rayons lumineux émis par les DEL, diminuent substantiellement l'éblouissement d'un individu regardant vers le luminaire. Les rayons lumineux qui n'ont pu être transmis via le substrat sont réfléchis par les moyens diffusants vers l'intérieur du dispositif. Le réflecteur (face interne 13 du caisson et/ou revêtement de surface sur la plaque de support des DEL) permet avantageusement de réfléchir ces dits rayons lumineux vers le substrat, et qui ainsi s'échappent de façon diffusante et en priorité par les zones du substrat 31 exemptes de moyens diffusants.

L'éclairage est ainsi particulièrement lumineux selon une efficacité d'au moins 40 Im/W (lumens/Watt), tout en étant homogène et très peu éblouissant. L'efficacité est mesurée de manière usuelle à l'aide d'un goniomètre et à température ambiante.

A titre d'exemple, un dispositif selon l'invention de dimensions 600 mm de long par 600mm de large et disposant de cinquante DEL atteignant chacune une efficacité de 70 Im/W après stabilisation en température, procure une efficacité totale du luminaire de 54 Im/W. L'efficacité optique du luminaire (rapport entre l'efficacité totale et l'efficacité d'une diode) est dans cet exemple de 77 %, c'est-à-dire supérieure à 70%. Aussi le luminaire peut-il atteindre une efficacité encore accrue en utilisant des DEL d'efficacité lumineuse supérieure à 70 Im/W.

Les moyens diffusants 4 sont agencés dans l'épaisseur du verre et/ou sur la face interne 3B du substrat face au support. Ils sont obtenus par sablage, ou acidage tel que réalisé pour le verre Satinovo® de SAINT- GOBAIN GLASS, ou gravure par laser, ou encore par sérigraphie d'un émail ou d'une couche diffusante telle que réalisée pour le verre Smoothlite® de SAINT-GOBAIN GLASS. La sérigraphie a l'avantage de permettre d'obtenir tout type de design aux délimitations bien arrêtées. Dans une autre variante, les moyens diffusants sont constitués par la conception de la matière plastique diffusante lorsque le substrat est en verre feuilleté. Les moyens diffusants 4 sont comme décrits ci-dessus avantageusement répartis de manière localisés en regard des diodes, où il est impératif d'obtenir une transmission lumineuse plus faible que pour le reste du substrat. Toutefois, dans une variante de réalisation telle qu'illustrée sur la figure 8, d'autres moyens diffusants 6 pourraient être disposés dans les zones séparant lesdits moyens diffusants 4, et réalisés par des procédés similaires (gravure, sablage, acidage, etc .). Néanmoins, ces autres moyens diffusants 6 devront présenter une transmission lumineuse plus élevée que lesdits moyens diffusants 4. Ainsi, le luminaire de l'invention procure par la combinaison des DEL et du substrat verrier pourvu des moyens diffusants en regard des DEL , un éclairage efficient tout en étant homogène et très peu éblouissant, les moyens diffusants assurant une répartition et une adaptation locale de la transmission lumineuse sur la surface du verre.

Par ailleurs, le réflecteur agencé de manière appropriée dans le caisson permet par la réflexion de la lumière vers le substrat de maximiser l'efficacité de l'éclairage sortant du luminaire. En outre, la propriété de conduction thermique du caisson, du support des DEL, et des moyens de solidarisation du support au caisson, engendre une dissipation de la chaleur dégagée par les DEL, ne nuisant pas à l'efficacité du luminaire. Enfin, l'utilisation des DEL comme sources d'éclairage fournit un luminaire d'épaisseur extrêmement réduite.