La présente invention concerne les dispositifs d'éclairage ou de signalisation, dont les
sources lumineuses sont constituées de diodes électroluminescentes. De telles sources lumineuses
sont habituellement associées à des systèmes optiques de formation d'un faisceau lumineux
d'éclairage ou de signalisation, ayant des caractéristiques photométriques et géométriques prédéterminées.
L'utilisation de diodes électroluminescentes permet de profiter de leur faible encombrement
pour réaliser des dispositifs d'éclairage ou de signalisation relativement compacts. De
plus, le faible dégagement de chaleur provoqué par le fonctionnement des diodes électroluminescentes
permet par exemple d'utiliser dans leur environnement immédiat des matières plastiques,
alors que des lampes à incandescence ou à halogènes imposeraient dans les mêmes
conditions l'utilisation de matériaux pouvant supporter des températures élevées. Il en résulte
donc un encombrement et un coût réduits.
L'utilisation de plusieurs diodes électroluminescentes permet également d'augmenter le
flux lumineux de dispositifs d'éclairage ou de signalisation lorsque ces diodes électroluminescentes
sont allumées simultanément, ainsi qu'on l'a représenté sur la Figure 1. On voit sur cette
Figure que les diodes électroluminescentes 1 et 2 fournissent chacune un flux Φ1 et Φ2 respectivement,
ces flux s'additionnant pour donner un flux résultant (Φ1 + Φ2) dans la partie commune
résultant de la superposition des faisceaux lumineux Φ1 et Φ2 émis par les diodes électroluminescentes
1 et 2.
En dépit des progrès actuels, la luminance d'une diode électroluminescente reste largement
inférieure à celle d'une source lumineuse classique, à incandescence, à halogènes ou à
décharge. On appelle luminance d'une source lumineuse le quotient de l'intensité lumineuse
qu'elle émet par sa surface apparente, L= I / S, soit I = L*S, l'intensité lumineuse étant elle-même
définie comme la quantité de lumière émise par la source lumineuse dans une direction
donnée.
Pour augmenter l'intensité lumineuse fournie par une source jusqu'à une valeur prédéterminée,
il faut donc augmenter la luminance de cette source et/ou sa surface apparente. Ces
deux paramètres sont très difficilement accessibles ou modifiables pour des diodes électroluminescentes.
En effet, pour une diode électroluminescente de surface émissive donnée par
construction, il n'est pas possible par des moyens optiques d'augmenter sa luminance.
La présente invention se place dans ce contexte et elle a pour but de proposer un dispositif
d'éclairage ou de signalisation utilisant plusieurs diodes électroluminescentes comme sources
lumineuses pour former un faisceau lumineux d'intensité prédéterminée, en augmentant la
luminance de chaque diode électroluminescente.
La présente invention a donc pour objet un dispositif d'éclairage ou de signalisation,
comportant au moins deux diodes électroluminescentes émettant chacune un faisceau lumineux,
alimentées par un courant pulsé de manière à être allumées alternativement, les impulsions
du courant d'alimentation des diodes électroluminescentes ayant une intensité instantanée
supérieure à l'intensité maximale en régime permanent et une intensité moyenne inférieure à
cette valeur maximale, les impulsions du courant d'alimentation des diodes électroluminescentes
ayant un rapport cyclique supérieur ou égal à l'inverse du nombre de diodes électroluminescentes.
Selon la présente invention, le dispositif comporte un système optique recevant les faisceaux
lumineux émis par les diodes électroluminescentes et fournissant un faisceau émergeant
unique quelle que soit la diode électroluminescente lui fournissant un faisceau incident.
Selon d'autres caractéristiques avantageuses et non limitatives de l'invention :
- les diodes électroluminescentes sont disposées sur un support mobile déplaçable devant le
système optique, les diodes électroluminescentes étant allumées en synchronisme avec leur
passage en une position prédéterminée par rapport au système optique ;
- le support mobile est une roue ou un tambour ;
- les faisceaux lumineux émis par les différentes diodes électroluminescentes sont commutés de
manière à ce que le faisceau incident sur le système optique soit toujours le même quelle que
soit la diode électroluminescente allumée ;
- les faisceaux lumineux émis par les différentes diodes électroluminescentes sont commutés
par des moyens mécaniques synchronisés avec l'allumage et l'extinction des diodes électroluminescentes
;
- les moyens mécaniques sont des miroirs mobiles ;
- les faisceaux lumineux émis par les différentes diodes électroluminescentes sont commutés
par des moyens électro-optiques synchronisés avec l'allumage et l'extinction des diodes électroluminescentes
;
- les moyens électro-optiques sont constitués par des cellules électro-optiques ;
- les moyens électro-optiques sont constitués par des micromiroirs.
D'autres buts, caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront clairement
de la description qui va maintenant être faite d'un exemple de réalisation donné à titre
non limitatif en référence aux dessins annexés sur lesquels :
- La Figure 1 représente les faisceaux lumineux émis par deux diodes électroluminescentes
adjacentes,
- Les Figures 2A et 2B représentent sur des graphes l'intensité du courant d'alimentation
d'une diode électroluminescente selon la présente invention,
- Les Figure 3A et 3B représentent schématiquement le principe de la présente invention,
- La Figure 4 représente schématiquement un premier mode de réalisation de la présente invention,
- Les Figures 5A et 5B représentent schématiquement un deuxième mode de réalisation de la
présente invention,
- Les Figures 6A et 6B représentent schématiquement un troisième mode de réalisation de la
présente invention, et
- Les Figures 7A et 7B représentent schématiquement un quatrième mode de réalisation de la
présente invention.
Sur les différentes Figures, les éléments identiques ou jouant le même rôle sont affectés
des mêmes signes de référence.
On sait qu'une diode électroluminescente est conçue et dimensionnée pour fonctionner
en étant alimentée par un courant continu inférieur ou égal à un courant d'intensité maximale
en régime permanent Imax prédéterminée de manière à produire un flux lumineux maximal Φmax
prédéterminé correspondant à une luminance maximale Lmax prédéterminée.
Pour toute variation du courant continu d'intensité Iinf inférieure à Imax, le flux Φ et la
luminance L de la diode électroluminescente varient sensiblement proportionnellement avec
l'intensité Iinf.
Si la diode électroluminescente est alimentée avec un courant d'intensité Isup supérieure
à l'intensité Imax, le flux Φ et la luminance L de la diode électroluminescente augmentent au
delà de Φmax et de Lmax respectivement, mais également l'intensité du courant traversant la
diode électroluminescente. Il en résulte une élévation de la température de la jonction de celle-ci
par effet Joule, ce qui fragilise la diode électroluminescente, réduit sa durée de vie, et peut
même la détruire si la température de la jonction dépasse une valeur limite Tj, dite température
de jonction, à laquelle la jonction fond et la diode électroluminescente est détruite.
Les considérations qui précèdent sont valables pour un régime permanent de l'intensité
Isup. Par contre, il est possible d'alimenter la diode électroluminescente avec un courant
d'intensité instantanée Ip supérieure à l'intensité maximale en régime permanent Imax, si cette
alimentation ne provoque pas d'élévation de température de la jonction de la diode électroluminescente.
Tel est le cas par exemple d'une alimentation par impulsions ou par trains d'impulsions
ainsi qu'on l'a représenté sur les Figures 2A et 2B. On voit sur ces Figures l'allure d'un courant
constitué d'impulsions, dont la valeur instantanée Ip est supérieure à la valeur maximale en
régime permanent Imax de l'intensité, mais dont la valeur moyenne Imoyen est inférieure à cette
valeur maximale.
Dans ces conditions, pendant les impulsions d'intensité instantanée Ip, on constate que
le flux Φ et la luminance L de la diode électroluminescente varient sensiblement proportionnellement
avec la valeur de cette intensité Ip. Il est donc possible d'augmenter momentanément
la luminance L d'une diode électroluminescente au delà de la valeur maximale Lmax sans pour
autant nuire à son bon fonctionnement ni à sa durée de vie. En effet, la diode électroluminescente
ne « voyant » qu'un courant d'intensité Imoyen inférieure à l'intensité maximale en régime
permanent Imax ne subira aucun échauffement qui pourrait lui être préjudiciable.
On peut donc réaliser un dispositif d'éclairage ou de signalisation dont les sources lumineuses
sont des diodes électroluminescentes de luminance accrue, les diodes électroluminescentes
étant alimentées par un courant pulsé de rapport cyclique donné, c'est à dire le rapport
de la durée d'une impulsion sur la durée d'une période, le nombre de diodes électroluminescentes
étant au moins égal à l'inverse de ce rapport cyclique de manière à ce qu'il y ait toujours
au moins une diode électroluminescente allumée. C'est ce que l'on a schématisé sur les Figures
3A et 3B, en ne représentant que deux diodes électroluminescentes 10A et 10B pour la clarté
du dessin, et en supposant que le rapport cyclique de leur alimentation est égal à 1/2. Lorsque
la diode électroluminescente 10A est allumée, la diode électroluminescente 10B est éteinte, et
inversement. Le faisceau lumineux émis par ces diodes électroluminescentes est reçu par un
système optique 20, qui fournit un faisceau émergeant 30 unique quelle que soit la diode électroluminescente
lui fournissant un faisceau incident.
Différentes possibilités s'offrent alors pour obtenir un tel résultat. Par exemple, comme
on l'a représenté sur la Figure 4, on peut disposer des diodes électroluminescentes sur un support
mobile, et déplacer ce support au moyen d'un système mécanique de manière à ce qu'une
diode électroluminescente allumée soit toujours disposée à l'entrée du système optique 20, les
autres diodes électroluminescentes étant éteintes
On peut par exemple placer les diodes électroluminescentes 10A, 10B, ..., 10N sur une
roue ou un tambour 40, et synchroniser leur allumage avec leur passage en une position prédéterminée
par rapport au système optique 20. On pourra par exemple prévoir un mouvement
d'entraínement de la roue ou du tambour 40 par un système à croix de Malte, de manière à ce
que chaque diode électroluminescente reste pendant le temps de son allumage en entrée du
système optique 20, la transition d'une diode électroluminescente à une autre se faisant dans un
temps beaucoup plus court. De tels systèmes d'entraínement sont par exemple utilisés dans les
projecteurs cinématographiques pour entraíner la pellicule.
On peut également disposer les diodes électroluminescentes de manière fixe par rapport
au système optique 20, et commuter les faisceaux lumineux émis par les différentes diodes
électroluminescentes allumées, de manière à ce que le faisceau incident sur le système optique
20 soit toujours le même quelle que soit la diode électroluminescente allumée.
On pourra par exemple, comme on l'a représenté sur les Figures 5A et 5B, utiliser des
moyens mécaniques, des miroirs 50 étant mobiles en rotation entre par exemple deux positions,
et synchronisés avec l'allumage et l'extinction des diodes électroluminescentes 10A et 10B de
manière à ce que le faisceau lumineux à l'entrée du système optique 20 soit toujours le même
quelle que soit la diode électroluminescente allumée. Les miroirs 50 peuvent par exemple être
actionnés par des dispositifs piézoélectriques (non représentés).
On pourra encore, comme on l'a représenté sur les Figures 6A et 6B, utiliser des
moyens électro-optiques, des cellules de commutation optique 60 étant disposées sur le trajet
du faisceau lumineux entre les diodes électroluminescentes 10A, 10B, ... 10N et le système
optique 20, de manière à ce que le faisceau lumineux à l'entrée du système optique 20 soit
toujours le même quelle que soit la diode électroluminescente 10A, 10B, ... 10N allumée.
On pourra également, comme on l'a représenté sur les Figures 7A et 7B, utiliser des
micromiroirs, du type de ceux qui sont utilisés pour la projection de signaux vidéo. De tels
micromiroirs 72 ont des dimensions microscopiques et sont disposés en grand nombre sur un
substrat 70, et ils peuvent être orientés selon une direction prédéterminée par l'application de
signaux électroniques convenables, ainsi qu'on l'a schématisé sur la Figure 7B. On voit sur
cette Figure que les micromiroirs 72 peuvent être orientés dans des positions 72A, 72B, ... 72N,
en fonction de la diode électroluminescente 10A, 10B, ... 10N qui est allumée, de manière à ce
que le faisceau lumineux à l'entrée du système optique 20 soit toujours le même quelle que soit
la diode électroluminescente 10A, 10B, ... 10N allumée.
On a donc bien réalisé selon la présente invention un dispositif d'éclairage ou de signalisation
utilisant plusieurs sources lumineuses constituées de diodes électroluminescentes dont
la luminance est augmentée momentanément sans augmenter l'intensité du courant
d'alimentation de chaque diode électroluminescente, pour former un faisceau lumineux de luminance
moyenne supérieure à celle qui serait obtenue en utilisant des diodes électroluminescentes
fonctionnant en régime permanent.
Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui ont
été décrits, mais l'homme du métier pourra au contraire lui apporter de nombreuses modifications
qui rentrent dans son cadre. C'est ainsi que le nombre de diodes électroluminescentes
pourra être un nombre quelconque supérieur à deux, par exemple un nombre élevé de diodes
électroluminescentes