EP3827196B1 - Enseigne lumineuse presentant un cablage electrique a structure verticale - Google Patents

Enseigne lumineuse presentant un cablage electrique a structure verticale Download PDF

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EP3827196B1
EP3827196B1 EP19759645.5A EP19759645A EP3827196B1 EP 3827196 B1 EP3827196 B1 EP 3827196B1 EP 19759645 A EP19759645 A EP 19759645A EP 3827196 B1 EP3827196 B1 EP 3827196B1
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EP
European Patent Office
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layer
electrical
hole
insulating layer
support plate
Prior art date
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EP19759645.5A
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EP3827196C0 (fr
EP3827196A1 (fr
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Kevin SARELS
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Kaiwen Consulting
Original Assignee
Kaiwen Consulting
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Publication date
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Publication of EP3827196B1 publication Critical patent/EP3827196B1/fr
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S2/00—Systems of lighting devices, not provided for in main groups F21S4/00 - F21S10/00 or F21S19/00, e.g. of modular construction
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V21/00—Supporting, suspending, or attaching arrangements for lighting devices; Hand grips
    • F21V21/002—Supporting, suspending, or attaching arrangements for lighting devices; Hand grips making direct electrical contact, e.g. by piercing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V23/00—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices
    • F21V23/001—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices the elements being electrical wires or cables
    • F21V23/002—Arrangements of cables or conductors inside a lighting device, e.g. means for guiding along parts of the housing or in a pivoting arm
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V23/00—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices
    • F21V23/003—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices the elements being electronics drivers or controllers for operating the light source, e.g. for a LED array
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09F—DISPLAYING; ADVERTISING; SIGNS; LABELS OR NAME-PLATES; SEALS
    • G09F13/00—Illuminated signs; Luminous advertising
    • G09F13/04—Signs, boards or panels, illuminated from behind the insignia
    • G09F13/0404—Signs, boards or panels, illuminated from behind the insignia the light source being enclosed in a box forming the character of the sign
    • G—PHYSICS
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    • G09F13/22—Illuminated signs; Luminous advertising with luminescent surfaces or parts electroluminescent
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09F—DISPLAYING; ADVERTISING; SIGNS; LABELS OR NAME-PLATES; SEALS
    • G09F13/00—Illuminated signs; Luminous advertising
    • G09F13/20—Illuminated signs; Luminous advertising with luminescent surfaces or parts
    • G09F13/22—Illuminated signs; Luminous advertising with luminescent surfaces or parts electroluminescent
    • G09F2013/222—Illuminated signs; Luminous advertising with luminescent surfaces or parts electroluminescent with LEDs

Definitions

  • the present invention relates to the field of lighting apparatus, and in particular that of illuminated signs.
  • the object of the present invention relates more particularly to a qualitative lighting device both in terms of lighting and control of the operating temperature as well as to the manufacturing process associated therewith.
  • the present invention will find numerous advantageous applications, in particular for signs such as, for example, shop signs which are generally made to measure and individually or in small quantities.
  • LEDs are preferably used.
  • An LED source can be implemented in several ways when manufacturing an illuminated sign.
  • LEDs are offered in particular in the form of a chain, ribbons, plates or even individually, each type of LED can be used to manufacture a different type of illuminated sign depending on the need and the manufacturing method used. .
  • the letter "G” is produced here using the so-called “module” method.
  • This method is the most used; it mainly consists of arranging LED modules in series in order to achieve the desired shape.
  • an LED ribbon is inserted on the support to form the letter “G”.
  • the insertion of such an LED strip makes it possible to place light in much smaller shapes.
  • the distribution of the LED points is however not homogeneous as can be seen by figure 1b .
  • the LED strip is subject to strong stresses (torsions, heat, cuts, etc.).
  • the resistors and the LEDs must be wired appropriately to form a tailor-made electrical circuit where each LED point is optimally placed.
  • the fourth method known so far is the so-called "printed circuit” method (not illustrated here). This method consists of creating a printed circuit that contains all the LEDs and resistors of the individual method but in an industrial way.
  • This method is very effective for large series signs, but it requires the development of the printed circuit, the production of a negative for printing the copper plates and heavy tools for the industrial process.
  • the Applicant therefore submits that the design of the illuminated signs proposed until now does not allow both homogeneous lighting, a controlled operating temperature and a reduced manufacturing cost in particular.
  • the object of the present invention is to improve the situation described above.
  • the present invention therefore aims to remedy the various drawbacks mentioned above by proposing an innovative circuit structure and electrical wiring allowing the design of a lighting device offering tailor-made and unique light shapes and offering homogeneous and of good quality.
  • the object of the present invention relates, according to a first aspect, to a luminous lighting device comprising a plurality of light sources positioned on the front face of a support plate.
  • the light sources are positioned according to a determined layout plan to form a predetermined lighting pattern.
  • the light sources each have at least a first and a second electric terminals.
  • light sources are used each having first and second terminals respectively presenting first and second conductive rods of different lengths.
  • light sources of the SMD LED type are used to be mounted on the surface of the plate (CMS type technology - for "Surface Mounted Component").
  • CMS type technology for "Surface Mounted Component”
  • the first and second terminals of each of the sources do not have conductive rods.
  • the surface of the component supporting the terminals is substantially flat: the first and second terminals are simple contactors forming a connection pin.
  • the support plate comprises an upper conductive layer and a lower conductive layer, the upper and lower layers being electrically insulated from each other by an intermediate insulating layer.
  • the first and second electrical terminals of each light source are electrically connected respectively to the upper and lower layers by vertical wiring, or vice versa.
  • the sandwich structure provided in the context of the present invention with two conductive layers separated from each other by an insulating layer makes it possible to design a qualitative lighting device in terms of lighting and operating temperature control while being simple to to implement.
  • This structure differs from that proposed with the individual LED method in particular in that, according to the present invention, the two terminals of each light source are connected respectively between the upper and lower layers forming two separate horizontal planes electrically insulated from one of the 'other.
  • the wiring of the light sources is not done on a horizontal plane thanks to an electrical circuit, but on a vertical plane by establishing through the intermediary of the LED components an electrical contact of the two independent conductive layers at two different heights.
  • the first and second terminals respectively have first and second rods of different lengths.
  • the first rod of the first terminal is shorter than the second rod of the second terminal.
  • the first terminal is electrically connected to the upper layer and the second terminal is electrically connected to the lower layer.
  • first rod of the first terminal is longer than the second rod of the second terminal.
  • first terminal is electrically connected to the lower layer and the second terminal is electrically connected to the upper layer.
  • the support plate comprises, for each light source, a first hole opening into the front facade and at least partially passing through the upper layer.
  • the first hole is dimensioned to receive the first or second electrical terminal (the one electrically connected to the upper layer) in order to establish an electrical contact point between the light source and the top layer.
  • Such a first hole is dimensioned to receive the first or the second conductive rod of the light source.
  • a light source is used whose first and second terminals do not have conductive rods. Terminals are flat.
  • this embodiment uses an electrical bridge; such an electrical bridge makes it possible to establish an electrical connection between one of the flat terminals of the light source and the upper layer.
  • the plate comprises on the front facade a first insulating layer; this conductive upper layer is therefore sandwiched between the insulating intermediate layer and the first insulating layer.
  • the first hole passes through the first insulating layer to emerge in the front facade.
  • a first electrical bridge is housed inside said first hole, said first electrical bridge electrically connecting the upper layer to the front facade to establish on the front facade a point of electrical contact between the first or second electrical terminal of the light source and the top layer.
  • the first electric bridge is electrically insulated by an insulating sheath.
  • the assembly formed by the hole and the electrical bridge forms an electronic via.
  • a via is thus in the form of a so-called metallized hole making it possible to establish an electrical connection between the two conductive layers of the plate.
  • the support plate comprises, for each light source, a second hole opening into the front face of the plate and passing through the upper layer, the insulating layer and at least partially the lower layer.
  • the second hole is dimensioned to receive the second or first electrical terminal (the one electrically connected to the lower layer) in order to establish an electrical contact point between the light source and the lower layer.
  • such a second hole is sized to receive the second or first conductive rod of the light source.
  • the plate thus comprises on the rear face of the plate a second insulating layer; said conductive lower layer is thus sandwiched between the insulating intermediate layer and the second insulating layer.
  • a second electrical bridge is housed inside the second hole, said second electrical bridge electrically connecting said lower layer to the front facade to establish on the front facade a point of electrical contact between the second or first electrical terminal of the light source and the lower layer.
  • the second electric bridge is electrically insulated by an insulating sheath.
  • the present invention provides for the implementation of an electronic card with a grid allowing a plurality of possibilities of predefined locations.
  • Each potential location for an LED makes it possible to make the connection between the upper layer by means of two electrical contact points insulated between them and the two conductive layers, called central layers, of the electronic card. These links are made using electronic vias internal to the card.
  • the two central conductive layers (positive and negative) have the function of distributing the electrical charge evenly over the whole of said electronic card: the presence of these two central conductive layers allows to distribute the electric charge.
  • fixing means having conductivity properties are implemented at each of the electrical contact points to fix each of the light sources solidly on the support plate while ensuring electrical conductivity between each of the sources and respectively the upper layers. and lower.
  • the fastening means comprise a conductive glue.
  • this conductive adhesive is an epoxy type adhesive mixed with conductive particles of the type, for example silver or tin in particular.
  • the fastening means comprise a weld.
  • Such welding is therefore implemented at each of the electrical contact points so as to ensure an integral assembly between each of the sources and the upper and lower layers while ensuring electrical conductivity.
  • the first and second electrical terminals of each of the light sources are electrically insulated respectively from the lower and upper layers, or vice versa.
  • the support plate prefferably has a third hole, called a blind hole, opening out on the front facade and passing through the upper layer and at least partially the insulating layer.
  • the blind hole is preferably substantially centered on the second hole and has a larger diameter than the second hole so as to electrically insulate the upper layer and the second or first electrical terminal which is electrically connected to the lower layer.
  • the second and third holes are co-axial and that the third hole, which is shallower than the second hole, has a larger diameter than the latter so as to electrically insulate the upper layer and the electrical terminal which is electrically connected with the lower layer
  • the apparatus according to the present invention comprises electrical power supply means respectively connected to the upper and lower layers to supply direct current to each of the light sources.
  • the support plate in a preferred embodiment, provision is made for the support plate to comprise a fiberglass panel covered with two copper plates.
  • the panel is used insulating layer and the two copper plates serve as upper and lower layers respectively.
  • the light sources comprise at least one light-emitting diode of the LED type and/or an individual module receiving a light-emitting diode of the LED SMD (for " Surface Mounted Device” ) type .
  • each light source is in the form of an electronic component configured to withstand a voltage of 12 Volts and comprising an individual LED and a micro-resistor, encapsulated in a resin capsule.
  • the object of the present invention relates, according to a second aspect, to a method of manufacturing a luminous lighting device comprising a plurality of light sources positioned on the front face of a support plate, each light source having at least a first and a second electrical terminals.
  • This manufacturing technique thus makes it possible to implement light sources of the type, for example LED, individually on a support, this in an automatable manner.
  • the first embodiment In an embodiment (here called the first embodiment) not covered by the claims and implementing a light source having electrical terminals in the form of conductive rods of different lengths, provision can be made during this machining that the first hole is preferably dimensioned to receive the first or second electrical terminal (here the shorter conductive rod) in order to establish an electrical contact point between the light source and the upper layer.
  • the first or second electrical terminal here the shorter conductive rod
  • the support plate further comprises a first insulating layer covering the upper conductive layer
  • the support plate is provided during this factory machining so that the first hole passes through said first insulating layer.
  • the electrical connection step comprises the implementation at each of the electrical contact points of fixing means (of the type, for example, a solder or a conductive glue of the epoxy type mixed with conductive particles of the type, for example silver or tin) to securely fix each of the sources on the support plate while ensuring electrical conductivity between each of the sources and respectively the upper and lower layers.
  • fixing means of the type, for example, a solder or a conductive glue of the epoxy type mixed with conductive particles of the type, for example silver or tin
  • a preliminary step not forming part of the present invention, of generating a computer file comprising in particular a determined layout plan making it possible to position the light sources correctly and optimally according to predefined criteria for form a predetermined lighting pattern.
  • the object of the present invention relates, according to a third aspect, to the use of a luminous lighting device such as that described above for a luminous sign.
  • one of the objectives of the present invention is to design a luminous sign making it possible to respond to the problem of producing a tailor-made and unique luminous form offering qualitative lighting, that is to say homogeneous and limiting the heat of functioning.
  • the concept underlying the present invention consists of a manufacturing method aimed at wiring all of the light sources 20, here LEDs, simultaneously by supplying the LED sources with two superposed layers of conductive materials.
  • Such an LED component is in the form of a resin capsule comprising the LED as such and a micro-resistor. Such a component is thus configured to support a voltage of 12 Volts.
  • the process implemented is closest to the method of individual LEDs, which makes it possible to obtain the most qualitative product in terms of lighting and control of the operating temperature.
  • each LED source is no longer done on a horizontal plane thanks to an electrical circuit, but on a vertical plane by establishing electrical contact between the two independent conductive layers at two different heights.
  • sandwich panel Also referred to as a sandwich panel.
  • the fiberglass panel which is made of an insulating material, constitutes an insulating layer 13 acting as an electrical insulator between an upper conductive layer 11 and a lower conductive layer 12 (the copper plates).
  • a PCB-type multilayer panel is used with, as for the first example, an intermediate insulating layer 13 acting as electrical insulation between an upper conductive layer 11 and a lower conductive layer 12 and two insulating layers 17 and 18 sandwiching the whole 11-12-13.
  • Layers 12 and 12 are so-called central layers.
  • This multilayer structure has many advantages such as ensuring optimal distribution of the electrical charge on the two central layers 11 and 12 to be able to wire all the LEDs without creating heating points as well as the possibility of creating strips for find the + and the - in bands on the lower layer.
  • the LED sources (or more generally the light sources) will be positioned on the front face 10a of the support plate 10, that is to say on the upper layer 11 side.
  • the two layers 11 and 12 which are at different heights be electrically connected to each other. More precisely, the two layers 11 and 12 are wired to the same electric generator 40.
  • a vertical wiring structure is provided in which the two terminals 21 and 22 of each LED 20 are electrically connected with each of the two layers 11 and 12 respectively.
  • an electrical connection step S5 is provided during the manufacturing process during which the first 21 and second 22 electrical terminals of each light source 20 are electrically connected respectively to the upper 11 and lower 12 layers.
  • the manufacturing process provides beforehand for specific machining of the support plate 10.
  • the plate will be machined so that each LED source 20 can come into contact with one of the two conductive layers 11 or 12 selectively.
  • This CNC machine will be controlled automatically or semi-automatically thanks in particular to a layout plan generated during a step S0.
  • a computer file intelligible by the CNC machine will be generated according in particular to the desired shape and to various predetermined constraints.
  • This file then contains the layout plan with in particular the position and orientation of each LED source.
  • the support plate 10 is therefore machined during a step S2 to form a first hole 14 according to the layout plan (orientation and position, in particular).
  • this first hole 14 is machined so as to emerge on the front panel 10a and at least partially pass through the upper layer 11.
  • this first hole 14 is also sized to receive the first electrical terminal 21, here the shortest conductive rod.
  • the terminals 21-22 of the light source 20 are flat. Provision is here made for this first hole 14 to be machined so as to emerge on the front face 10a and at least partially pass through the upper layer 11 and the first insulating layer 17.
  • the plate is machined during a step S3 to form a second hole 15, still according to the layout plan.
  • this second hole 15 is machined so as to emerge on the front panel 10a and pass through the upper layer 11, the insulating layer 13 and at least partially the lower layer 12.
  • this second hole 15 is sized to receive the second electrical terminal 22.
  • this second hole 15 is machined so as to emerge on the front panel 10a and pass through the first insulating layer 17, the upper layer 11, the insulating layer 13 and at least partially the lower layer 12.
  • a step S4 the support plate 10 is machined so as to form a third hole 16, called a blind hole.
  • this blind hole 16 is machined so as to emerge on the front facade 10a and pass through the upper layer 11 and at least partially the insulating layer 13 (and the first insulating layer 17 for the example of the figure 5 )
  • this blind hole 16 is centered on the second hole 15 (co-axial with the latter) and has a diameter greater than that of the second hole 15.
  • the machining of the blind hole 16 makes it possible to isolate the longest pole from the lower layer.
  • the holes 14, 15 and 16 made during the machining operations S2, S3 and S4 are therefore used.
  • the LED sources 20 are then arranged one by one on the support plate 10 at the location defined during machining.
  • the LED sources 20 are therefore placed upside down so as to have their conductive poles accessible and in contact with the sandwich panel 10.
  • the electrical connection S5 is therefore made by inserting the first terminal 21 of the source 20 into the first hole 14 (the shortest conductive rod). In this way, an electrical contact point 21a is established between the light source 20 and the upper layer 11.
  • the second terminal 22 (the longest conductive rod) of the source 20 is then inserted into the second hole 15 in order to establish an electrical contact point 22a between the light source 20 and the lower layer 12.
  • the second terminal 22 of the LED source 20 is electrically insulated from the upper layer 11.
  • an epoxy-type glue is used mixed with microparticles of conductive material based on silver or tin, for example.
  • this glue must be prepared with the right conductivity so as not to oppose excessive electrical resistance and with the right viscosity so as not to move during handling.
  • the two conductive layers 11 and 12 are supplied with the aid of electrical supply means 40 with direct current to supply all the LED sources 20 in shunt.
  • the LED sources used are 3.3 Volt LEDs. In this example, it is preferable to supply these two layers with direct current of 3.3 volts.
  • LED sources which are directly designed to be supplied with 12 Volts. In this case, it is possible to supply this electrical assembly directly with 12V.
  • the electrical contact points 21a and 22a between the conductive layers 11 and 12 and the source are implemented by electrical bridges 19a and 19b which are introduced respectively into the first 14 and second 15 holes.
  • electrical bridges 19a and 19b Once the bridges 19a and 19b have been introduced into each of the respective holes, a resin is poured into each of said holes 14 and 15. This resin then forms an insulating sheath making it possible to ensure electrical insulation of the bridges.
  • the electrical contact points 21a and 22a between the terminals of the electrical source 20 and each of the layers 11 and 12 are thus implemented on the front panel 10a via bridges.
  • the electrical connection of each of the terminals 21 and 22 of the light source with the layers 11 and 12 is made by welding.
  • soldering can be implemented, for example, by depositing an addition of solder cream type material and then placing it in the oven to secure the terminals to the plate.
  • the LED sources are then placed on the support plate 10 machined beforehand to receive each LED with a predefined position and orientation.
  • This position and this orientation of the LED sources 20 is defined according to a layout plan during an initial step S0.
  • a layout plan can be computer generated with dedicated computer software depending on the shape of the desired lighting.
  • one or more plates are prepared forming a panel of the sandwich type having on its lower and upper surface a conductive material and at its core an insulating material. This plate is pierced during machining to supply the LED sources 20 with the positive or negative conductive layer.
  • the advantage of also having a first and an example insulating layer sandwiching the assembly is to ensure an optimal distribution of the electrical charge on the two central layers in order to be able to wire all the LEDs without creating warm-up points.
  • This multilayer configuration also makes it possible to create bands to find the + and the - by bands on the lower layer.
  • the two parts are then assembled to obtain a complete electrical circuit supplying all the LED sources of the shape at once. Each LED is therefore individually powered by shunt.
  • Arranging the LEDs is like arranging imperfect circles in a shape. This part can therefore be subject to computer automation by providing the machine with constraints of spacing with the edge of the shape and of spacing between the circles, in other words, between the LEDs.
  • the layout plan can therefore be generated by computer automatically or semi-automatically from the drawing of the shape to be produced.
  • the manufacturing process also makes it possible to accelerate the manufacture of signs and therefore to have a competitive advantage in terms of production time compared to the competition which produces these products by hand.

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Description

    Domaine technique et art antérieur
  • La présente invention concerne le domaine des appareils d'éclairage, et notamment celui des enseignes lumineuses.
  • L'objet de la présente invention porte plus particulièrement sur un appareil d'éclairage qualitatif aussi bien en termes d'éclairage que de contrôle de la température de fonctionnement ainsi que sur le procédé de fabrication qui lui est associé.
  • La présente invention trouvera de nombreuses applications avantageuses, notamment pour les enseignes telles que par exemple les enseignes pour magasin qui sont généralement réalisées sur mesure et à l'unité ou en petite quantité.
  • D'autres applications avantageuses pourront également être envisagées pour la conception d'autres appareils d'éclairage du type luminaire et/ou de décoration lumineuse.
  • Les caractéristiques recherchées pour une enseigne lumineuse de bonne qualité sont les suivantes :
    • une illumination homogène ;
    • une bonne résistance mécanique et une bonne fiabilité ; et
    • un faible encombrement et une faible épaisseur.
  • Aujourd'hui, pour obtenir une bonne homogénéité lumineuse et une faible épaisseur pour une enseigne, on utilise de préférence les diodes électroluminescentes ou LED (acronyme de "Light-Emitting Diode").
  • Une source LED peut être implémentée de plusieurs manières lors de la fabrication d'une enseigne lumineuse.
  • Jusqu'à présent, cette fabrication est directement liée aux produits et aux composants électroniques disponibles sur le marché par les fabricants.
  • Classiquement, les LED sont proposées notamment sous forme de chaîne, de rubans, de plaques ou encore individuellement, chaque type de LED peut servir à la fabrication d'un type d'enseigne lumineuse différente en fonction du besoin et de la méthode de fabrication employée.
  • Dans les figures 1a-1b et 1c annexées à la présente description, le cas de l'une lettre « G » de 120 millimètres de hauteur en police « Times new roman » à illuminer est pris à titre d'exemple et va être décrit selon les principales méthode de fabrication utilisées jusqu'à présent.
  • Selon le premier exemple de la figure 1a, la lettre « G » est ici réalisée selon la méthode dite « des modules ».
  • Cette méthode est la plus utilisée ; elle consiste principalement à disposer des modules de LED en série afin de réaliser la forme souhaitée.
  • Le Demandeur soumet toutefois que cette méthode n'est pas satisfaisante car elle ne permet pas toujours d'éclairer les petites formes de manière homogène.
  • Dans l'exemple du « G » en 120 millimètres illustré ici, il n'est pas possible de disposer les modules dans les parties les plus fines : l'éclairage obtenu n'est donc pas optimal.
  • Dans le deuxième exemple de la figure 1b, on prévoit l'insertion d'une ruban LED sur le support pour former la lettre « G ». L'insertion d'un tel ruban LED permet de placer de la lumière dans des formes beaucoup plus petites.
  • La répartition des points LED n'est cependant pas homogène comme on peut le constater en figure 1b. De plus, le ruban LED est soumis à de fortes contraintes (torsions, chaleur, coupures, etc.).
  • Pour ces raisons, cette méthode dite du « ruban LED » n'est généralement pas synonyme d'enseignes de bonne qualité.
  • Il est possible d'obtenir de meilleurs résultats en termes d'éclairage selon une troisième méthode dite « des LED individuelles ». Cette méthode illustrée en figure 1c est cependant peu utilisée étant donné la main d'oeuvre nécessaire pour appliquer celle-ci à des formes différentes et variées.
  • Pour chaque forme souhaitée, il faut en effet câbler les résistances et les LED de façon adéquate pour former un circuit électrique sur mesure où chaque point LED est placé de façon optimale.
  • Pour cette méthode, il faut donc prévoir un temps additionnel important pour la conception du circuit électrique et la disposition de tous les composants.
  • La quatrième méthode connue jusque là est la méthode dite « des circuits imprimés » (non illustrée ici). Cette méthode consiste à créer un circuit imprimé qui contient l'ensemble des LED et des résistances de la méthode individuelle mais de manière industrielle.
  • Cette méthode est très efficace pour les enseignes de grande série, mais elle nécessite la mise au point du circuit imprimé, la réalisation d'un négatif pour l'impression des plaques de cuivre et des outils lourds pour le process industriel.
  • Ces outils ne sont pas adaptés à des productions unitaires ou de petites séries qui caractérisent les enseignes lumineuses.
  • L'ensemble des méthodes ci-dessus a en commun d'être difficile à industrialiser dans le cas de production unitaire, comme c'est le cas généralement dans la réalisation d'enseignes lumineuses.
  • Une grande partie du coût est donc lié à la main d'oeuvre.
  • Que ce soit pour disposer des modules (méthode des modules), insérer du rubans (méthode du ruban LED), souder des LED individuellement (méthode des LED individuelles) ou encore créer un circuit imprimé contenant l'ensemble des LED et des résistances (méthode des circuits imprimés), il n'existe pas à ce jour de méthode simple permettant une automatisation de l'insertion des composants LED dans une forme Les documents DE4310440 A1 , DE10144206 A1 et EP 1 167 867 A2 décrivent des appareils d'éclairage selon l'art antérieur.
  • Le Demandeur soumet donc que la conception des enseignes lumineuses proposées jusqu'à présent ne permet pas à la fois un éclairage homogène, une température de fonctionnement contrôlée et un coût de fabrication réduit notamment.
    • Objet et résumé de la présente invention
  • L'objet de la présente invention est d'améliorer la situation décrite ci-dessus.
  • La présente invention vise donc à remédier aux différents inconvénients mentionnés ci-dessus en proposant une structure de circuit et un câblage électrique innovants permettant la conception d'un appareil d'éclairage proposant des formes lumineuses sur-mesure et unique et offrant un éclairage homogène et de bonne qualité.
  • L'objet de la présente invention concerne selon un premier aspect un appareil d'éclairage lumineux comprenant une pluralité de sources lumineuses positionnées en façade avant d'une plaque support.
  • De préférence, les sources lumineuses sont positionnées selon un plan d'implantation déterminé pour former un motif d'éclairage prédéterminé.
  • Selon la présente invention, les sources lumineuses présentent chacune au moins une première et une deuxième bornes électriques.
  • Dans un premier mode de réalisation, non couvert par les revendications, on utilise des sources lumineuses ayant chacune des première et deuxième bornes présentant respectivement une première et une deuxième tiges conductrices de longueurs différentes.
  • Dans un deuxième mode de réalisation de la présente invention, on utilise des sources lumineuses de type LED SMD pour être montée en surface de la plaque (technologie de type CMS - pour « Composant Monté en Surface »). Dans ce mode, les première et deuxième bornes de chacune des sources ne présentent pas de tiges conductrices. La surface du composant supportant les bornes est sensiblement plate : les première et deuxième bornes sont de simples contacteurs formant un pin de connexion.
  • Selon la présente invention, la plaque support comprend une couche supérieure conductrice et une couche inférieure conductrice, les couches supérieure et inférieure étant électriquement isolées l'une de l'autre par une couche intermédiaire isolante.
  • Selon la présente invention, les première et deuxième bornes électriques de chaque source lumineuse sont électriquement reliées respectivement aux couches supérieure et inférieure par un câblage vertical, ou inversement.
  • On comprend ici que les couches supérieures et inférieures sont reliées à un même générateur électrique.
  • La structure en sandwich prévue dans le cadre de la présente invention avec deux couches conductrices séparées entre elles par une couche isolante permet de concevoir un appareil d'éclairage qualitatif en termes d'éclairage et de contrôle de la température de fonctionnement tout en étant simple à implémenter.
  • Cette structure diffère de celle proposée avec la méthode des LED individuelle notamment en ce que, selon la présente invention, les deux bornes de chaque source lumineuse sont raccordées respectivement entre les couches supérieure et inférieure formant deux plans horizontaux distincts isolés électriquement l'un de l'autre.
  • On comprend ici que l'ensemble des sources lumineuses est donc câblé simultanément en alimentant les sources lumineuses par deux couches horizontales et superposés de matériaux conducteurs.
  • Contrairement à la méthode des LED individuelles, le câblage des sources lumineuses ne se fait pas sur un plan horizontale grâce à un circuit électrique, mais sur un plan vertical en établissant par l'intermédiaire des composants LED un contact électrique des deux couches conductrices indépendantes à deux hauteurs différentes.
  • Dans un mode de réalisation, non couvert par les revendications, les première et deuxième bornes présentent respectivement une première et une deuxième tiges de longueurs différentes.
  • Dans un cas, la première tige de la première borne est plus courte que la deuxième tige de la deuxième borne. Dans ce cas, la première borne est électriquement reliée à la couche supérieure et la deuxième borne est électriquement reliée à la couche inférieure.
  • Dans l'autre cas, on comprendra que la première tige de la première borne est plus longue que la deuxième tige de la deuxième borne. Dans ce cas, la première borne est électriquement reliée à la couche inférieure et la deuxième borne est électriquement reliée à la couche supérieure.
  • Selon l'invention, la plaque support comporte, pour chaque source lumineuse, un premier trou débouchant en façade avant et traversant au moins partiellement la couche supérieure.
  • Dans un mode de réalisation avantageux, non couvert par les revendications, le premier trou est dimensionné pour recevoir la première ou deuxième borne électrique (celle électriquement reliée à la couche supérieure) afin d'établir un point de contact électrique entre la source lumineuse et la couche supérieure.
  • On comprend ici qu'un tel premier trou est dimensionné pour recevoir la première ou la deuxième tige conductrice de la source lumineuse.
  • Selon la présente invention, on utilise une source lumineuse dont les première et deuxième bornes ne présentent pas de tiges conductrices. Les bornes sont plates.
  • Pour établir un point de contact électrique entre la source et la couche supérieure, ce mode de réalisation met en oeuvre un pont électrique ; un tel pont électrique permet d'établir un raccordement électrique entre l'une des bornes plates de la source lumineuse et la couche supérieure.
  • Une structure spécifique de plaque est ici mise en oeuvre pour cet autre mode.
  • Selon l'invention, la plaque comprend en façade avant une première couche isolante ; cette couche supérieure conductrice est donc prise en sandwich entre la couche intermédiaire isolante et la première couche isolante.
  • Selon l'invention, le premier trou traverse la première couche isolante pour déboucher en façade avant.
  • Selon l'invention, un premier pont électrique est logé à l'intérieur dudit premier trou, ledit premier pont électrique raccordant électriquement la couche supérieure à la façade avant pour établir en façade avant un point de contact électrique entre la première ou deuxième borne électrique de la source lumineuse et la couche supérieure.
  • Préférentiellement, le premier pont électrique est isolé électriquement pars une gaine isolante.
  • L'ensemble formé par le trou et le pont électrique forme un via électronique. Un tel via se présente ainsi sous la forme d'un trou dit métallisé permettant d'établir une liaison électrique entre les deux couches conductrices de la plaque.
  • Selon l'invention, la plaque support comporte, pour chaque source lumineuse, un deuxième trou débouchant en façade avant de la plaque et traversant la couche supérieure, la couche isolante et au moins partiellement la couche inférieure.
  • Dans le mode de réalisation mettant en oeuvre des bornes électriques ayant des tiges conductrices de longueurs différentes le deuxième trou est dimensionné pour recevoir la deuxième ou première borne électrique (celle électriquement reliée à la couche inférieure) afin d'établir un point de contact électrique entre la source lumineuse et la couche inférieure.
  • On comprend ici qu'un tel deuxième trou est dimensionné pour recevoir la deuxième ou première tige conductrice de la source lumineuse.
  • Dans l'autre mode de réalisation mettant en oeuvre des bornes électriques plates, on retrouve la mise en oeuvre d'un via électronique pour raccorder électriquement l'une des bornes de la source lumineuse à la couche inférieure.
  • Dans ce mode, la plaque comprend ainsi en façade arrière de la plaque une deuxième couche isolante ; ladite couche inférieure conductrice est ainsi prise en sandwich entre la couche intermédiaire isolante et la deuxième couche isolante.
  • Selon l'invention, un deuxième pont électrique est logé à l'intérieur du deuxième trou, ledit deuxième pont électrique raccordant électriquement ladite couche inférieure à la façade avant pour établir en façade avant un point de contact électrique entre la deuxième ou première borne électrique de la source lumineuse et la couche inférieure.
  • Préférentiellement, le deuxième pont électrique est isolé électriquement par une gaine isolante.
  • Ainsi, dans le mode de réalisation mettant en oeuvre des LED de type LED SMD à bornes plates pour un montage en surface de type CMS, la présente invention prévoit la mise en oeuvre d'une carte électronique avec une grille permettant une pluralité de possibilités d'emplacements prédéfinis. Chaque emplacement potentiel pour une LED permet de faire la liaison entre la couche supérieure au moyen de deux points de contacts électriques isolés entre eux et les deux couches conductrices, dites centrales, de la carte électronique. Ces liaisons sont réalisées à l'aide de vias électroniques internes à la carte.
  • Dans ce mode avec une structure multicouche présentant cinq couches, les deux couches conductrices centrales (positive et négative) ont pour fonction de distribuer la charge électrique de manière homogène sur l'ensemble de ladite carte électronique : la présence de ces deux couches centrales conductrices permet de répartir la charge électrique.
  • Préférentiellement, on peut encore prévoir un câblage vertical de ces deux couches conductrices à une couche supplémentaire en face arrière. Il devient ainsi possible de sélectionner des zones de contact positives et des zones de contact négative sur cette couche pour éventuellement faciliter le câblage ou encore réaliser des tests futurs. Avantageusement, des moyens de fixation ayant des propriétés de conductivité sont mis en oeuvre au niveau de chacun des points de contact électrique pour fixer solidairement chacune des sources lumineuses sur la plaque support tout en assurant une conductivité électrique entre chacune des sources et respectivement les couches supérieure et inférieure.
  • Selon une variante de réalisation préférée, les moyens de fixation comportent une colle conductrice.
  • De préférence, cette colle conductrice est une colle du type époxy mélangée avec des particules conductrices du type par exemple argent ou étain notamment.
  • Selon une autre variante de réalisation, les moyens de fixation comportent une soudure.
  • Une telle soudure est donc mise en oeuvre au niveau de chacun des points de contact électriques de manière à assurer un assemblage solidaire entre chacune des sources et les couches supérieure et inférieure tout en assurant une conductivité électrique.
  • Avantageusement, les première et deuxième bornes électriques de chacune des sources lumineuses sont électriquement isolées respectivement des couches inférieure et supérieure, ou inversement.
  • Selon l'invention, il est prévu en outre que la plaque support présente un troisième trou, dit borgne, débouchant en façade avant et traversant la couche supérieure et au moins partiellement la couche isolante.
  • Dans ce mode, le trou borgne est de préférence sensiblement centré sur le deuxième trou et présente un diamètre supérieur au deuxième trou de manière à isoler électriquement la couche supérieure et la deuxième ou première borne électrique qui est électriquement reliée à la couche inférieure.
  • On comprend ici que les deuxième et troisième trous sont co-axiaux et que le troisième trou, qui est moins profond que le deuxième trou, a un diamètre plus grand que ce dernier de manière à isoler électriquement la couche supérieure et la borne électrique qui est raccordée électriquement avec la couche inférieure
  • Avantageusement, l'appareil selon la présente invention comporte des moyens d'alimentation électrique reliés respectivement aux couches supérieure et inférieure pour alimenter en courant continue chacune des sources lumineuses.
  • Dans un mode de réalisation préféré, il est prévu que la plaque support comporte un panneau de fibres de verre recouvert de deux plaques de cuivre. Dans ce mode, le panneau sert de couche isolante et les deux plaques de cuivre servent respectivement de couches supérieure et inférieure.
  • De préférence, les sources lumineuses comportent au moins une diode électroluminescente de type LED et/ou un module individuel recevant une diode électroluminescente de type LED SMD (pour "Surface Mounted Device").
  • De préférence, chaque source lumineuse se présente sous la forme d'un composant électronique configuré pour supporter une tension de 12 Volts et comportant une LED individuelle et une micro-résistance, encapsulées dans une capsule de résine.
  • L'objet de la présente invention concerne selon un deuxième aspect un procédé de fabrication d'un appareil d'éclairage lumineux comprenant une pluralité de sources lumineuses positionnées en façade avant d'une plaque support, chaque source lumineuse présentant au moins une première et une deuxième bornes électriques.
  • Selon la présente invention, le procédé comporte les étapes suivantes :
    • une fourniture d'une plaque support comprenant en façade avant, une première couche isolante, une couche supérieure conductrice, une couche inférieure conductrice et une couche intermédiaire isolante isolant électriquement lesdites couches supérieure et inférieure, ladite couche supérieure conductrice étant prise en sandwich entre la couche intermédiaire isolante et la première couche isolante;
    • une première étape d'usinage au cours de laquelle on usine ladite plaque support de manière à former un premier trou traversant au moins partiellement ladite couche supérieure et ladite première couche isolante pour déboucher en façade avant ;-
      une deuxième étape d'usinage au cours de laquelle on usine ladite plaque support de manière à former un deuxième trou traversant au moins partiellement ladite couche inférieure, ladite couche isolante, ladite couche supérieure et ladite première couche isolante pour déboucher en façade avant;
    • une troisième étape d'usinage au cours de laquelle on usine ladite plaque support de manière à former un troisième trou, dit borgne, traversant au moins ladite couche supérieure et au moins partiellement ladite couche isolante pour déboucher en façade avant, ledit trou borgne étant sensiblement centré sur ledit deuxième trou et présentant un diamètre supérieur audit deuxième trou de manière à isoler électriquement ladite couche supérieure et ladite deuxième ou première borne électrique électriquement reliée à la couche inférieure;
    • une étape de raccordement électrique au cours de laquelle les première et deuxième bornes électriques de chaque source lumineuse sont électriquement reliées respectivement aux couches supérieure et inférieure et sont électriquement isolées respectivement des couches inférieure et supérieure, ou inversement, par une mise en oeuvre respectivement :
      1. a) d'un premier pont électrique isolé électriquement et logé à l'intérieur dudit premier trou raccordant ladite couche supérieure à la façade avant pour établir en façade avant un point de contact électrique entre ladite première ou deuxième borne électrique de ladite source lumineuse et ladite couche supérieure; et
      2. b) d'un deuxième pont électrique isolé électriquement et logé à l'intérieur dudit deuxième trou raccordant ladite couche inférieure à la façade avant pour établir en façade avant un point de contact électrique entre ladite deuxième ou première borne électrique de ladite source lumineuse et ladite couche inférieure.
  • Cette technique de fabrication permet ainsi d'implémenter des sources lumineuses du type par exemple LED de façon individuelle sur un support, ceci de manière automatisable.
  • Dans un mode de réalisation (appelé ici le premier mode) non couvert par les revendications et mettant en oeuvre une source lumineuse ayant des bornes électriques se présentant sous la forme de tiges conductrices de longueurs différentes, on peut prévoir lors de cet usinage que le premier trou est de préférence dimensionné pour recevoir la première ou deuxième borne électrique (ici la tige conductrice la plus courte) afin d'établir un point de contact électrique entre la source lumineuse et la couche supérieure.
  • Dans un autre mode de réalisation avantageux (appelé ici le deuxième mode) mettant en oeuvre une source lumineuse ayant des bornes électriques plats (LED SMD par exemple), la plaque support comprend en outre une première couche isolante recouvrant la couche supérieure conductrice Dans ce mode, on prévoit lors de cet usinage d'usine la plaque support de manière à ce que le premier trou traverse cette dite première couche isolante.
  • Lors de cet usinage, on prévoit dans le premier mode que le deuxième trou est de préférence dimensionné pour recevoir la deuxième ou première borne électrique afin d'établir un point de contact électrique entre la source lumineuse et la couche inférieure.
  • Avantageusement, l'étape de raccordement électrique comporte la mise en oeuvre au niveau de chacun des points de contact électrique de moyens de fixation (du type par exemple une soudure ou une colle conductrice de type époxy mélangée avec des particules conductrices du type par exemple argent ou étain) pour fixer solidairement chacune des sources sur la plaque support tout en assurant la conductivité électrique entre chacune des sources et respectivement les couches supérieure et inférieure.
  • On prévoit également dans le procédé une étape préalable, ne faisant pas partie de la présente invention, de génération d'un fichier informatique comprenant notamment un plan d'implantation déterminé permettant de positionner correctement et de façon optimale les sources lumineuses selon des critères prédéfinis pour former un motif d'éclairage prédéterminé.
  • L'objet de la présente invention concerne selon un troisième aspect une utilisation d'un dispositif d'éclairage lumineux tel que celui décrit ci-dessus pour une enseigne lumineuse
  • Ainsi, la présente invention, par ses différentes caractéristiques techniques structurelles et fonctionnelles, propose une conception nouvelle d'enseigne lumineuse à câblage verticale permettant de résoudre les différents problèmes rencontrés jusqu'à présent avec les solutions existantes, à savoir :
    • la difficulté de répartir les sources lumineuses de manière optimale pour un éclairage homogène ;
    • l'impossibilité d'inclure un module LED dans une forme étroites (moins de 10mm) et de la raccorder électriquement ;
    • l'augmentation de la température de fonctionnement des sources lumineuses dans le cas où elles sont fortement concentrées (particulièrement pour le ruban LED) ;
    • le temps nécessaire avec les méthodes existantes pour choisir l'emplacement de chaque source lumineuse (chaque module, le tracé du ruban LED ou encore le placement de chaque LED et de chaque résistance) ;
    • le temps nécessaire au raccordement électrique de toutes ces méthodes, soudure, câblage, etc. ;
    • la difficulté d'automatiser les placements et soudures pour des produits sur-mesure ;
    • la nécessité d'avoir des séries de pièces identiques pour envisager une production industrielle.
    Brève description des figures annexées
  • D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description ci-dessous, en référence aux figures 2 à 6 annexées qui en illustrent deux exemples de réalisation dépourvus de tout caractère limitatif et sur lesquelles :
    • la figure 2 représente de façon schématique une vue en coupe d'un appareil d'éclairage présentant une plaque support sur laquelle des sources lumineuses de type LED sont câblées selon un premier exemple de réalisation, non couvert par les revendications.
    • la figure 3 représente de façon schématique une vue de dessus d'un appareil d'éclairage présentant une plaque support sur laquelle des sources lumineuses de type LED sont câblées selon un exemple de réalisation conforme à la figure 2 ;
    • la figure 4 représente une vue schématique de dessus d'une plaque support conforme à la figure 2 sans source lumineuse ;
    • les figures 5A et 5B représentent chacune de façon schématique une vue en coupe d'un appareil d'éclairage présentant une plaque support sur laquelle des sources lumineuses de type LED sont câblées selon un deuxième exemple de réalisation de la présente invention ;
    • la figure 6 représente un organigramme d'un procédé de fabrication d'une appareil d'éclairage selon un exemple de réalisation de la présente invention.
    Description détaillée selon un exemple de réalisation avantageux
  • La fabrication d'une enseigne lumineuse selon deux exemples de réalisation va maintenant être décrite dans ce qui va suivre en référence conjointement aux figures 2 à 6.
  • Pour rappel, un des objectifs de la présente invention est de concevoir une enseigne lumineuse permettant de répondre à une problématique de production de forme lumineuse sur-mesure et unique offrant un éclairage qualitatif, c'est-à-dire homogène et limitant la chaleur de fonctionnement.
  • Les deux exemples décrits ici porteront chacun sur la conception d'une enseigne lumineuse ; on comprendra toutefois que l'invention peut être mise en oeuvre pour tout produit d'éclairage ou de décoration lumineuse, et notamment tout appareil d'éclairage qui nécessite une forme sur-mesure et unique.
  • Le procédé de fabrication qui a été développé dans le cadre de la présente invention et qui va être décrit dans la suite de la description permet d'implémenter des sources lumineuses individuelles de type LED sur un support de manière automatisable.
  • On parlera ici de source LED au sens général.
  • Le concept sous-jacent à la présente invention consiste en un procédé de fabrication visant à câbler l'ensemble des sources lumineuses 20, ici des LED, simultanément en alimentant les sources LED par deux couches superposées de matériaux conducteurs.
  • Dans l'exemple décrit ici, on utile des composants LED individuels adaptés à du 12 Volts, et non des LED en 3,3 Volts comme c'est généralement le cas sur les enseignes existantes.
  • Un tel composant LED se présente sous la forme d'une capsule de résine comportant la LED en tant que telle et une micro-résistance. Un tel composant est ainsi configuré pour supporter une tension de 12 Volts.
  • Le procédé mis en oeuvre se rapproche le plus de méthode des LED individuelles qui permet d'obtenir le produit le plus qualitatif en termes d'éclairage et de contrôle de la température de fonctionnement.
  • Cependant, contrairement à cette méthode, le câblage de chaque source LED ne se fait plus sur un plan horizontal grâce à un circuit électrique, mais sur un plan vertical en établissant le contact électrique entre les deux couches conductrices indépendantes à deux hauteurs différentes.
  • Dans le premier exemple de réalisation illustré en figure 2, il est prévu d'utiliser des sources lumineuses de type LED avec des tiges conductrices de longueurs différentes.
  • Dans ce premier exemple, on dispose lors d'une étape initiale de fourniture S1 d'un panneau de fibres de verre recouvert de part et d'autre d'une plaque conductrice par exemple en cuivre.
  • On parle aussi de panneau sandwich.
  • Ainsi, on comprend que le panneau de fibres de verre, qui est dans un matériau isolant, constitue une couche isolante 13 jouant le rôle d'isolant électrique entre une couche supérieure conductrice 11 et une couche inférieure conductrice 12 (les plaques en cuivre).
  • Dans le deuxième exemple de réalisation illustré en figures 5A et 5B, il est prévu d'utiliser des sources lumineuses de type LED SMD avec des bornes électriques plates.
  • Dans ce deuxième exemple, on utilise un panneau multicouche de type PCB avec comme pour le premier exemple une couche isolante intermédiaire 13 jouant le rôle d'isolant électrique entre une couche supérieure conductrice 11 et une couche inférieure conductrice 12 et deux couches isolantes 17 et 18 prenant en sandwich l'ensemble 11-12-13. Les couches 12 et 12 sont des couches dites centrales.
  • Cette structure multicouche a de nombreux avantages comme par exemple assurer une répartition optimale de la charge électrique sur les deux couches centrales 11 et 12 pour pouvoir câbler l'ensemble des LED sans créer de points d'échauffement ainsi que la possibilité de créer des bandes pour retrouver le + et la - par bandes sur la couche inférieure.
  • Comme illustré en figures 2 et 5A-5B, les sources LED (ou plus généralement les sources lumineuses) seront positionnées en façade avant 10a de la plaque support 10, c'est-à-dire côté couche supérieure 11.
  • Il est souhaitable que les deux couches 11 et 12 qui sont à des hauteurs différentes soient électriquement raccordées entre elles. Plus précisément, les deux couches 11 et 12 sont câblées au même générateur électrique 40.
  • Dans chacun des deux exemples décrits ici, on prévoit une structure de câblage verticale dans laquelle les deux bornes 21 et 22 de chaque LED 20 sont raccordées électriquement avec respectivement chacune des deux couches 11 et 12.
  • Ainsi, comme illustré en figures 2 ou 5, on prévoit lors du process de fabrication une étape de raccordement électrique S5 au cours de laquelle les première 21 et deuxième 22 bornes électriques de chaque source lumineuse 20 sont électriquement reliées respectivement aux couches supérieure 11 et inférieure 12.
  • Pour réaliser un tel câblage dit vertical, le procédé de fabrication prévoit au préalable un usinage spécifique de la plaque support 10.
  • Dans les deux exemples décrits, la plaque va être usinée de manière à ce que chaque source LED 20 puisse entrer en contact avec l'une des deux couches conductrices 11 ou 12 de manière sélective.
  • On prévoit notamment trois étapes d'usinage S2, S3 et S4 qui vont permettre de concevoir un câblage vertical pour chaque source LED 20.
  • Dans les deux exemples décrits, on prévoit de préférence l'utilisation d'une machine de découpe à commande numérique du type CNC qui va usiner la plaque support 10 de manière spécifique.
  • Cette machine CNC va être pilotée automatiquement ou semi-automatiquement grâce notamment à un plan d'implantation généré lors d'une étape S0. Lors de cet étape S0, un fichier informatique intelligible par la machine CNC va être généré en fonction notamment de la forme souhaitée et de différentes contraintes prédéterminées. Ce fichier contient alors le plan d'implantation avec notamment la position et l'orientation de chaque source LED.
  • Dans chacun des deux exemples décrits ici, on usine donc la plaque support 10 lors d'une étape S2 pour former un premier trou 14 selon le plan d'implantation (orientation et position, notamment).
  • Dans l'exemple illustré en figure 2, ce premier trou 14 est usiné de manière à déboucher en façade avant 10a et traverser au moins partiellement la couche supérieure 11.
  • Dans l'exemple décrit ici, ce premier trou 14 est par ailleurs dimensionné pour recevoir la première borne électrique 21, ici la tige conductrice la plus courte.
  • Dans l'exemple illustré en figures 5A et 5B, les bornes 21-22 de la source lumineuse 20 sont plates. On prévoit ici que ce premier trou 14 est usiné de manière à déboucher en façade avant 10a et traverser au moins partiellement la couche supérieure 11 et la première couche isolante 17.
  • Ensuite, on usine la plaque lors d'une étape S3 pour former un deuxième trou 15, toujours selon le plan d'implantation.
  • Dans l'exemple illustré en figure 2, ce deuxième trou 15 est usiné de manière à déboucher en façade avant 10a et traverser la couche supérieure 11, la couche isolante 13 et au moins partiellement la couche inférieure 12.
  • Dans l'exemple décrit ici, ce deuxième trou 15 est dimensionné pour recevoir la deuxième borne électrique 22.
  • Dans l'exemple illustré en figures 5A et 5B, ce deuxième trou 15 est usiné de manière à déboucher en façade avant 10a et traverser la première couche isolante 17, la couche supérieure 11, la couche isolante 13 et au moins partiellement la couche inférieure 12.
  • Enfin, on usine lors d'une étape S4 la plaque support 10 de manière à former un troisième trou 16, dit trou borgne.
  • Comme illustré en figures 2 ou 5A-5B, ce trou borgne 16 est usiné de manière à déboucher en façade avant 10a et traverser la couche supérieure 11 et au moins partiellement la couche isolante 13 (et la première couche isolante 17 pour l'exemple de la figure 5)
  • Dans l'exemple décrit ici, ce trou borgne 16 est centré sur le deuxième trou 15 (co-axial avec celui-ci) et présente un diamètre supérieur à celui du deuxième trou 15.
  • On retrouve également un même trou borgne 16 dans l'exemple de réalisation des figures 5A-5B.
  • Ces opérations d'usinage sont répétées selon le plan d'implantation pour chaque source LED. Ainsi, on comprend qu'en réalisant selon le plan d'implantation ces trous 14, 15 et 16 avec des diamètres et des profondeurs différentes, il est possible d'atteindre les couches conductrices 11 et 12 afin d'établir un raccordement électrique avec chaque borne 21 et 22 conductrice de la source LED 20.
  • L'usinage du trou borgne 16 permet quant à lui d'isoler le pôle le plus long de la couche inférieure.
  • Lors du positionnement des sources LED 20, on exploite donc les trous 14, 15 et 16 réalisés lors des usinages S2, S3 et S4. Les sources LED 20 sont alors disposées une à une sur la plaque support 10 à l'emplacement défini lors de l'usinage. Les sources LED 20 sont donc placées tête en bas de manière à avoir leurs pôles conducteurs accessibles et en contact avec le panneau sandwich 10.
  • On notera ici qu'il existe de nombreux composant LED compatible avec ce process de fabrication, toutes les LED traversantes de 3 ou 5 millimètres de diamètre mais aussi les micromodules individuels recevant une LED de type SMD.
  • Dans le premier exemple décrit ici et illustré aux figures 2, 3 et 4, on réalise donc le raccordement électrique S5 en insérant la première borne 21 de la source 20 dans le premier trou 14 (la tige conductrice la plus courte). De cette façon, on établit un point de contact électrique 21a entre la source lumineuse 20 et la couche supérieure 11.
  • Dans cette configuration et comme illustré en figure 2, on comprend que la première borne 21 de la source LED 20 est électriquement isolée de la couche inférieure 12.
  • Lors du raccordement S5, on insère ensuite la deuxième borne 22 (la tige conductrice la plus longue) de la source 20 dans le deuxième trou 15 afin d'établir un point de contact électrique 22a entre la source lumineuse 20 et la couche inférieure 12.
  • Grâce au diamètre du trou borgne 16, la deuxième borne 22 de la source LED 20 est électriquement isolée de la couche supérieure 11.
  • A chaque point de contact électrique 21a et 22a (c'est-à-dire deux fois par LED), on dépose ensuite une goutte de colle conductrice lors du raccordement électrique S5.
  • Dans l'exemple décrit ici, on utilise une colle de type époxy mélangée avec des microparticules de matière conductrice à base d'argent ou d'étain par exemple.
  • Il y a donc la moitié des gouttes qui est en contact avec la couche supérieur et l'autre moitié qui est en contact avec la couche inférieur.
  • De préférence, cette colle doit être préparée avec la bonne conductivité pour ne pas opposer une résistance électrique trop importante et avec la bonne viscosité pour ne pas bouger lors de la manipulation.
  • Après la pose et le séchage S6 de la colle, on alimente lors d'une étape S7 les deux couches conductrices 11 et 12 à l'aide de moyens d'alimentation électrique 40 en courant continue pour alimenter toutes les sources LED 20 en dérivation.
  • Dans l'exemple décrit ici, les sources LED utilisés sont des LED de 3,3 Volts. Dans cet exemple, il est préférable d'alimenter en courant continue de 3,3 Volts ces deux couches.
  • Il est également possible d'utiliser des sources LED qui sont directement prévues pour être alimentées en 12 Volts. Dans ce cas, il est possible d'alimenter directement cet ensemble électrique en 12V.
  • Dans le deuxième exemple décrit ici et illustré aux figures 5A-5B, les points de contact électrique 21a et 22a entre les couches conductrices 11 et 12 et la source sont mis en oeuvre par des pont électriques 19a et 19b qui sont introduits respectivement dans les premier 14 et deuxième 15 trous. Une fois les ponts 19a et 19b introduits dans chacun des trous respectifs, on coule dans chacun desdits trous 14 et 15 une résine. Cette résine forme alors une gaine isolante permettant d'assurer une isolation électrique des ponts.
  • Les points de contact électrique 21a et 22a entre les bornes de la source électrique 20 et chacune des couches 11 et 12 sont ainsi mis en oeuvre en façade avant 10a par l'intermédiaire des ponts. Dans ce deuxième exemple, le raccordement électrique de chacune des bornes 21 et 22 de la source lumineuse avec les couches 11 et 12 est réalisé par une soudure. Une telle soudure peut être mise en oeuvre par exemple par la dépose d'un ajout de matière de type crème à braser puis un passage au four pour solidariser les bornes à la plaque.
  • Dans chacun des exemples, les sources LEDS sont ensuite placées sur la plaque support 10 préalablement usinée pour recevoir chaque LED avec une position et une orientation prédéfinies.
  • Cette position et cette orientation des sources LED 20 est définies selon un plan d'implantation lors d'une étape initiale S0. Un tel plan peut être généré informatiquement avec un logiciel informatique dédié en fonction de la forme de l'éclairage souhaité.
  • Une fois le plan généré, on prépare une ou plusieurs plaques formant un panneau de type sandwich ayant sur sa surface inférieure et supérieure une matière conductrice et en son coeur une matière isolante. Cette plaque est percée lors de l'usinage pour alimenter les sources LED 20 avec la couche conductrice positive ou négative.
  • L'avantage de disposer en outre d'une première et d'une exemple couche isolante prenant en sandwich l'ensemble est d'assurer une répartition optimale de la charge électrique sur les deux couches centrales pour pouvoir câbler l'ensemble des LED sans créer de points d'échauffement. Cette configuration multicouche permet également de créer des bandes pour retrouver le + et la - par bandes sur la couche inférieure.
  • Ensuite, on dispose sur la plaque support 10 des gouttes de colle conductrice 31 pour chaque point de contact 21a et 22a avec la LED 20.
  • On assemble alors les deux parties pour obtenir un circuit électrique complet alimentant toute les sources LED de la forme en une seule fois. Chaque LED est donc alimentée en dérivation de manière individuelle.
  • La disposition des LED revient à disposer des cercles imparfaits dans une forme. Cette partie peut donc faire l'objet d'une automatisation informatique en fournissant à la machine des contraintes d'espacement avec le bord de la forme et d'espacement entre les cercles, autrement dit, entre les LED.
  • Le plan d'implantation peut donc être généré informatiquement de manière automatique ou semi-automatique à partir du dessin de la forme à réaliser.
  • Il n'est donc plus nécessaire de décider manuellement l'emplacement de chaque élément tel que les modules, les LED ou les résistances, ni de décider du câblage électrique qui reliera ces composants électriques entre eux.
  • L'ensemble des étapes de fabrication décrites dans la partie peut être robotisé à un degré plus ou moins élevés. Il est donc possible de bénéficier de tous les avantages de la méthode de placement individuelle tout en diminuant très fortement la main d'oeuvre pour y arriver.
  • La robotisation de cette fabrication doit permettre de placer cette production dans des pays à fort coût de main d'oeuvre et donc à rapprocher la production des centres de consommations de ce produit. Cela induit par ailleurs des frais et des délais de transports moins élevés.
  • Enfin, le procédé de fabrication permet également d'accélérer la fabrication des enseignes et donc d'avoir un avantage concurrentiel en termes de délai de production par rapport à la concurrence qui réalise ces produits à la main.
  • Il devra être observé que cette description détaillée porte sur un exemple de réalisation particulier de la présente invention, mais qu'en aucun cas cette description ne revêt un quelconque caractère limitatif à l'objet de l'invention ; bien au contraire, elle a pour objectif d'ôter toute éventuelle imprécision ou toute mauvaise interprétation des revendications qui suivent.
  • Il devra également être observé que les signes de références mis entre parenthèses dans les revendications qui suivent ne présentent en aucun cas un caractère limitatif ; ces signes ont pour seul but d'améliorer l'intelligibilité et la compréhension des revendications qui suivent ainsi que la portée de la protection recherchée.

Claims (9)

  1. Appareil d'éclairage lumineux (100) comprenant une pluralité de sources lumineuses (20) positionnées en façade avant (10a) d'une plaque support (10), lesdites sources lumineuses (20) présentant chacune au moins une première (21) et une deuxième (22) bornes électriques,
    dans lequel ladite plaque support (10) comprend :
    - en façade avant (10a), une première couche isolante (17) ;
    - une couche supérieure conductrice (11) ;
    - une couche inférieure conductrice (12) ; et
    - une couche intermédiaire isolante (13) isolant électriquement lesdites couches supérieure (11) et inférieure (12) ;
    ladite couche supérieure conductrice (11) étant prise en sandwich entre la couche intermédiaire isolante (13) et la première couche isolante (17),
    dans lequel lesdites première (11) et deuxième (12) bornes électriques sont électriquement reliées respectivement aux couches supérieure (11) et inférieure (12)et sont électriquement isolées respectivement des couches inférieure (12) et supérieure (11), ou inversement,
    dans lequel ladite plaque support (10) comporte pour chaque source lumineuse (20) :
    a) un premier trou (14) traversant au moins partiellement ladite couche supérieure (11) et ladite première couche isolante (17) pour déboucher en façade avant (10a) ;
    b) un deuxième trou (15) traversant au moins partiellement ladite couche inférieure (12), ladite couche isolante (13), ladite couche supérieure (11) et ladite première couche isolante (17) pour déboucher en façade avant (10a) ; et
    c) un troisième trou (16), dit borgne, traversant au moins ladite couche supérieure (11) et au moins partiellement ladite couche isolante (13) pour déboucher en façade avant (10a), ledit trou borgne (16) étant sensiblement centré sur ledit deuxième trou (15) et présentant un diamètre supérieur audit deuxième trou (15) de manière à isoler électriquement ladite couche supérieure (12) et ladite deuxième (22) ou première (11) borne électrique électriquement reliée à la couche inférieure (12),
    lequel comprend :
    un premier pont électrique (19a, 19b) isolé électriquement et logé à l'intérieur dudit premier trou (14) raccordant ladite couche supérieure (11) à la façade avant (10a) pour établir en façade avant un point de contact électrique (21a, 22a) entre ladite première (21) ou deuxième (22) borne électrique de ladite source lumineuse (20) et ladite couche supérieure (11) ; et
    un deuxième pont électrique (19a, 19b) isolé électriquement et logé à l'intérieur dudit deuxième trou (15) raccordant ladite couche inférieure (12) à la façade avant (10a) pour établir en façade avant (10a) un point de contact électrique (22a, 21a) entre ladite deuxième (22) ou première (21) borne électrique de ladite source lumineuse (20) et ladite couche inférieure (12).
  2. Appareil (100) selon la revendication 1, dans lequel ledit premier pont électrique (19a, 19b) est isolé électriquement par une gaine isolante.
  3. Appareil (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ladite plaque (10) comprend en façade arrière (10b) une deuxième couche isolante (18), ladite couche inférieure conductrice (12) étant prise en sandwich entre la couche intermédiaire isolante (13) et ladite deuxième couche isolante (18).
  4. Appareil (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ledit deuxième pont électrique (19a, 19b) est isolé électriquement par une gaine isolante.
  5. Appareil (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que des moyens de fixation (30) ayant des propriétés de conductivité sont mis en oeuvre au niveau de chacun des points de contact électrique (21a, 22a) pour fixer solidairement chacune desdites sources (20) sur ladite plaque support (10) tout en assurant la conductivité électrique entre chacune desdites sources (20) et respectivement les couches supérieure (11) et inférieure (12).
  6. Appareil (100) selon la revendication 5, dans lequel lesdits moyens de fixation (30) comportent :
    - une colle conductrice (31) du type époxy mélangée avec des particules conductrices du type par exemple argent ou étain notamment ; ou
    - une soudure.
  7. Appareil (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'alimentation électrique (40) reliés respectivement aux couches supérieure (11) et inférieure (12) pour alimenter en courant continue chacune desdites sources lumineuses (20).
  8. Procédé de fabrication d'un appareil d'éclairage lumineux (100) comprenant une pluralité de sources lumineuses (20) positionnées en façade avant (10a) d'une plaque support (10), chaque source lumineuse (20) présentant au moins une première (21) et une deuxième (22) bornes électriques, ledit procédé comportant les étapes suivantes :
    - une fourniture (S1) d'une plaque support (10) comprenant en façade avant (10a), une première couche isolante (17), une couche supérieure conductrice (11), une couche inférieure conductrice (12) et une couche intermédiaire isolante (13) isolant électriquement lesdites couches supérieure (11) et inférieure (12), ladite couche supérieure conductrice (11) étant prise en sandwich entre la couche intermédiaire isolante (13) et la première couche isolante (17),
    - une première étape d'usinage (S2) au cours de laquelle on usine ladite plaque support (10) de manière à former un premier trou (14) traversant au moins partiellement ladite couche supérieure (11) et ladite première couche isolante (17) pour déboucher en façade avant (10a) ;
    - une deuxième étape d'usinage (S3) au cours de laquelle on usine ladite plaque support (10) de manière à former un deuxième trou (15) traversant au moins partiellement ladite couche inférieure (12), ladite couche isolante (13), ladite couche supérieure (11) et ladite première couche isolante (17) pour déboucher en façade avant (10a) ;
    - une troisième étape d'usinage (S4) au cours de laquelle on usine ladite plaque support (10) de manière à former un troisième trou (16), dit borgne, traversant au moins ladite couche supérieure (11) et au moins partiellement ladite couche isolante (13) pour déboucher en façade avant (10a), ledit trou borgne (16) étant sensiblement centré sur ledit deuxième trou (15) et présentant un diamètre supérieur audit deuxième trou (15) de manière à isoler électriquement ladite couche supérieure (12) et ladite deuxième (22) ou première (11) borne électrique électriquement reliée à la couche inférieure (12) ;
    - une étape de raccordement électrique (S5) au cours de laquelle les première (21) et deuxième (22) bornes électriques de chaque source lumineuse (20) sont électriquement reliées respectivement aux couches supérieure (11) et inférieure (12) et sont électriquement isolées respectivement des couches inférieure (12) et supérieure (11), ou inversement, par une mise en oeuvre respectivement :
    a) d'un premier pont électrique (19a, 19b) isolé électriquement et logé à l'intérieur dudit premier trou (14) raccordant ladite couche supérieure (11) à la façade avant (10a) pour établir en façade avant un point de contact électrique (21a, 22a) entre ladite première (21) ou deuxième (22) borne électrique de ladite source lumineuse (20) et ladite couche supérieure (11) ; et
    b) d'un deuxième pont électrique (19a, 19b) isolé électriquement et logé à l'intérieur dudit deuxième trou (15) raccordant ladite couche inférieure (12) à la façade avant (10a) pour établir en façade avant (10a) un point de contact électrique (22a, 21a) entre ladite deuxième (22) ou première (21) borne électrique de ladite source lumineuse (20) et ladite couche inférieure (12).
  9. Utilisation d'un appareil d'éclairage lumineux (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 pour une enseigne lumineuse.
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