EP3936756B1 - Dispositif lumineux intégrant un bloc lumineux - Google Patents

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EP3936756B1
EP3936756B1 EP21183641.6A EP21183641A EP3936756B1 EP 3936756 B1 EP3936756 B1 EP 3936756B1 EP 21183641 A EP21183641 A EP 21183641A EP 3936756 B1 EP3936756 B1 EP 3936756B1
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EP
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unit
lighting device
light
lighting
battery
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EP3936756A1 (fr
EP3936756C0 (fr
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Florian DESSEREE
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21L—LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF, BEING PORTABLE OR SPECIALLY ADAPTED FOR TRANSPORTATION
    • F21L4/00—Electric lighting devices with self-contained electric batteries or cells
    • 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
    • F21V15/00—Protecting lighting devices from damage
    • F21V15/01—Housings, e.g. material or assembling of housing parts
    • 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
    • F21V19/00—Fastening of light sources or lamp holders
    • F21V19/001—Fastening of light sources or lamp holders the light sources being semiconductors devices, e.g. LEDs
    • F21V19/003—Fastening of light source holders, e.g. of circuit boards or substrates holding light sources
    • F21V19/0035—Fastening of light source holders, e.g. of circuit boards or substrates holding light sources the fastening means being capable of simultaneously attaching of an other part, e.g. a housing portion or an optical component
    • 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
    • F21V19/00—Fastening of light sources or lamp holders
    • F21V19/001—Fastening of light sources or lamp holders the light sources being semiconductors devices, e.g. LEDs
    • F21V19/003—Fastening of light source holders, e.g. of circuit boards or substrates holding light sources
    • F21V19/0055—Fastening of light source holders, e.g. of circuit boards or substrates holding light sources by screwing
    • 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
    • F21V23/004—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 arranged on a substrate, e.g. a printed circuit board
    • F21V23/005—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 arranged on a substrate, e.g. a printed circuit board the substrate is supporting also the light source
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • 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
    • F21V5/00—Refractors for light sources
    • F21V5/006—Refractors for light sources applied to portable lighting devices
    • 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]

Definitions

  • the present invention relates to a light block, which can be used in a light device, in particular a light device of a lamp, for example a headlamp, a bicycle lamp or a helmet lamp.
  • a headlamp is composed of two main elements, a strap and a light device secured to the strap.
  • the strap is positioned around the individual's head and includes adjustment means to adjust to the size of their head circumference.
  • the light device is positioned on the front. It may include a light block, possibly a battery integrated into the light block or remote, an electronic control circuit and a light source, often composed of one or more light-emitting diodes.
  • the light device can sometimes be removable from the strap.
  • its light unit is composed of a waterproof housing, capable of enclosing or supporting the battery, housing an electronic control card and carrying an optical unit comprising at least one lens to adapt the light beam provided by the light-emitting diodes.
  • a waterproof housing capable of enclosing or supporting the battery
  • housing an electronic control card and carrying an optical unit comprising at least one lens to adapt the light beam provided by the light-emitting diodes.
  • One or more buttons positioned on the housing allow you to control the lamp and for example to adjust the intensity and shape of the beam.
  • the housing is often made of plastic material and is manufactured by molding, which requires the creation of a suitable mold. Creating the mold is a complex and particularly expensive operation, requiring profitability.
  • the plastic case can be fragile.
  • assembling the light block is not always simple and may require many steps.
  • the arm is fixed only to the front bezel of the light unit.
  • the case is tubular to accommodate a battery in the 18650 or 21700 type format.
  • the optical unit is made up of a single piece of plastic material.
  • the rear base is composed of a single piece of metallic material, machined on one side to make said imprint.
  • the front window is made up of a single piece of metallic material.
  • the optical unit comprises several optical elements, and the electronic card carries at least two light-emitting diodes positioned to generate a light signal through the same first optical element.
  • said first optical element has a symmetry of revolution around an axis and in that the two light-emitting diodes are positioned offset relative to the axis of this first optical element.
  • the two light-emitting diodes associated with the first optical element are different in size and power.
  • the invention also relates to a headlamp comprising a strap intended to be placed around the head of an individual and a support arranged on said strap and configured to accommodate a light device, the light device being as defined above.
  • the support comprises fixing means by interlocking or by sliding arranged to cooperate with the housing of the battery pack.
  • the invention also relates to a bicycle lamp, comprising a support arranged to attach to the handlebar of a bicycle and intended to receive a light device, the light device being as defined above.
  • the invention finally relates to a helmet lamp comprising a support arranged to attach to a helmet and intended to receive a light device, the light device being as defined above.
  • the light block has an architecture allowing the implementation of simple manufacturing methods, using inexpensive but with high yields.
  • the objective is, for example, to avoid manufacturing by molding, because machining a mold is often complex and then requires the use of an injection press.
  • 3D printing has certain advantages in terms of flexibility, it can be limited in terms of yield and production capacity.
  • the light block of the invention is thus designed from several machined plates assembled together and forming several layers, like a sandwich. These manufacturing methods can be adapted to different types of materials (aluminum, plastic, composite, even wood, etc.), which makes them particularly interesting.
  • the stratified structure of the light block allows each layer to provide a potentially different function: cooling, shock resistance, light diffusion, waterproofing, support for electronic components, etc.
  • the invention relates to a light block 41 and a light device 4 which notably comprises said light block 41 and a battery pack 40.
  • the light device 4 is intended to be used in a lamp, for example a headlamp, a bicycle lamp or a helmet lamp, for example for caving, mountaineering, etc.
  • the light device can be removably attached and easily moved to fit on a mount on a headlamp strap, on a bicycle mount, or on a mount on a helmet.
  • the light block 41 of the device has the particularity of being formed by the assembly of several pieces superimposed on each other, one on top of the other, forming several strata or layers. The superposition of the parts is thus carried out along several vertical parallel planes, perpendicular to the axis (X).
  • the light block 41 comprises a first part formed of a rear base 42.
  • This rear base 42 is advantageously produced in the form of a single piece of metallic material, for example aluminum.
  • the rear base 42 can be in the form of a single plate comprising a rear face 420 and a front face 421. On its front face 421, the plate has an imprint forming a housing 422. This imprint can be made by simple machining. At the periphery of the imprint, on its front face, the rear base may include a groove 423. The plate may be pierced along its thickness with several axial holes at the periphery of said groove.
  • the light block 41 comprises at least one electronic card 43 intended to be positioned in the housing 422 formed on the rear base 42.
  • the rear base 42 may include positioning pins 424 arranged in its housing, intended to cooperate with holes 430 made through the electronic card 43 to facilitate the positioning of the electronic card in the housing and to wedge it.
  • the electronic card 43 comprises electronic components (not shown on the figure 2 ) necessary for the operation of the light unit, in particular a light source, advantageously composed of one or more light-emitting diodes, and a control unit for said light source.
  • the control unit is for example configured to control one or more of the light-emitting diodes 431 depending on the intensity and/or the type of beam requested.
  • the electronic card can of course carry other components useful for its operation and which possibly make it possible to act on the generated beam, such as sensors.
  • the light block may include a seal positioned in the groove 423 of the rear base 42.
  • the light unit then comprises an optical unit 44 which is placed at the front of the rear base 42. It comprises a rear face 440 arranged to come to bear against the front face 421 of the rear base 42, on the surface which is located on the periphery of its housing 422, by crushing the seal and closing the housing to enclose the electronic card 43.
  • the optical unit 44 can be composed of a simple single piece made of plastic material, for example by molding or other manufacturing process.
  • the optical block 44 then includes one or more lenses formed in the block of material.
  • the optical unit 44 can also be composed of a machined plate (plastic or other) to form several housings into which standard lenses, for example commercially available, are inserted. This latter solution offers in particular great flexibility in terms of manufacturing and makes it possible to easily adapt and modify the optical unit 44.
  • each lens of the unit is intended to be positioned opposite one or more of the light emitting diodes 431 of the light source.
  • Each lens is shaped to ensure the creation of beams at the output of the light block.
  • the optical unit also includes a front bearing surface 441, made around the periphery of its lenses and forming a shoulder between a rear part and a projection 442.
  • the optical unit has several axial holes 443 made through the thickness of its part. rear, on the periphery of the lenses and opening on the one hand on its rear face 440 and on the other hand on its support surface 441. Its holes 443 are positioned to coincide with the holes made through the rear base.
  • the light unit 41 also includes a front bezel 45, positioned at the front of the optical unit 44.
  • the front bezel 45 has a front face 450 and a rear face 451, through which it comes to bear against the support surface 441 of the optical unit.
  • the front bezel 45 can be in the form of a hollowed-out plate, for example by machining, to form an axial opening 452.
  • the bezel 45 is arranged to come to bear against the bearing surface 441 of the optical unit 44, its axial opening 452 being designed to be crossed by the projection 442 of the optical unit 44 and to follow the contour of said projection 442.
  • the front window 45 can be formed from a single piece, advantageously made of metallic material, for example aluminum.
  • the front bezel 45 also has on its rear face 451 several axial threads (not visible on the figure 2 ), positioned to coincide with the axial holes made both through the rear base 42 and the optical unit 44.
  • the light block 41 includes fixing means arranged to fix the parts together, to form a structure with several layers (rear base + optical unit + front bezel). These fixing means are intended to fix the rear base 42 on the front window 45 by enclosing the optical block 44. The optical block 44 is thus sandwiched between the two parts formed of the rear base and the front window.
  • the fixing means may comprise several screws 46 each inserted in a separate well, their screw head bearing against the rear face 420 of the rear base 42, each screw passing through a hole in the rear base, a hole in the optical unit and having its tip screwing into a separate thread of the front bezel 45.
  • the light device 4 may include its battery pack.
  • this battery pack 40 may include a housing 400 or envelope, for example made of plastic or metallic material of the aluminum type, delimiting a reception space in which a battery can be placed.
  • This box 400 is composed of an elongated receptacle, open at one end to reveal the electrical contacts of the battery and closed at the other end by a closable cap on the receptacle, for example by screwing.
  • the housing 400 can be tubular in shape to accommodate 18650 or 21700 type batteries. It is fixed to the light block 41 by its first end, and its second end, which is closed by the cap, is left free, thus allowing attachment by sliding or sliding.
  • the light device 4 comprises a single fixing arm 47 of the battery block 40.
  • This arm 47 can be in the form of a support fixed to the light block and (advantageously only) to the front bezel 45 of the light block 41, said arm advantageously extending in a vertical plane perpendicular to the superposition planes of the parts of the light block.
  • the front window 45 may include means for fixing said arm 47, for example composed of screws inserted axially. It should be noted that the arm could be fixed on the rear base 42 but the fixing on the front bezel 45 provides a gain in compactness and robustness.
  • the support carries a housing 470 arranged to accommodate the battery pack 40.
  • This housing is oriented so that the battery block 40 extends, along its axis of revolution, in a horizontal direction (Y) parallel to the superposition planes of the parts of the light block ( figures 4 and 5 ).
  • the housing 400 of the battery pack may include at its first end an external thread for screwing onto an internal thread of the receiving housing 470.
  • the housing 470 advantageously includes electrical contacts to which the electrical contacts of the battery are connected, when the housing 400 is screwed into the housing 470.
  • the arm can integrate electrical connection means connecting these electrical contacts to electrical connection points of the electronic card 43 of the light block 41.
  • the battery unit 40 may include an extension unit, intended to connect the light unit 41 to a remote battery.
  • This extension unit can be in the form of a box identical to the box 400, screwed into the housing 470 and carrying an electrical connection arranged to electrically connect the electrical contacts present in the housing 470 to a remote battery, via a connection flexible, for example an electric cable.
  • the battery can be placed in a bag carried by the individual.
  • the light device 4 can be removably fixed on a support 3.
  • the support can be attached to a strap 2 of a headlamp, to the handlebar of a bicycle or to a helmet, for example a caving or mountaineering helmet.
  • the support 3 can cooperate with the light device via the battery pack 40.
  • the support may include fixing means by interlocking or by sliding arranged to cooperate with the housing of said battery pack.
  • these fixing means may comprise a part with an unclosed circular section, forming a non-articulated and deformable clamp, on which the battery pack case is fixed by nesting or by sliding.
  • FIGS. 6A and 6B present two configurations of possible combinations of light-emitting diodes and the optical unit 44.
  • the optical unit 44 comprises several optical elements, each forming a separate lens.
  • Each optical element can be in the form of a truncated cone whose small base is located towards the rear in front of a light source and the large flared base is located forward to define the shape and size of the emitted light beam.
  • the optical unit 44 may comprise three optical elements juxtaposed in the plane of the optical unit, for example each formed of an identical truncated cone, a central optical element O2 and two lateral optical elements O1, O3.
  • the optical elements are, for example, all identical.
  • the electronic card carries two light-emitting diodes D1_1, D1_2 of distinct characteristics associated with a first lateral optical element O1 of the block.
  • the two light-emitting diodes are, for example, distinct in power and size.
  • the electronic card carries two light-emitting diodes D2_1, D2_2 with identical characteristics associated with the central optical element O2 of the block.
  • the electronic card carries a single light-emitting diode D3_1 associated with the second lateral optical element O3.
  • This first configuration favors the topology of the beam with the possibility of creating a narrow or wide or eccentric beam of different colors.
  • the light-emitting diodes can be offset with respect to the symmetry of revolution of their optical element. This is the case for the first lateral optical element O1 and for the central optical element O2. We thus create particular beams, while maintaining symmetrical standard optics. This makes it possible in particular to facilitate the manufacturing and assembly of the optical unit.
  • the optical unit 44 comprises seven optical elements O10 arranged in a staggered manner.
  • the electronic card 43 carries seven light-emitting diodes D10, each associated with a separate optical element of the block.
  • the optical elements are, for example, all identical and so are the light-emitting diodes.
  • This second configuration favors light output and therefore power.
  • the beam produced is more classic than in the first configuration but the efficiency is maximum (30 to 40% higher).
  • the invention it should be noted that it is easy to easily change the characteristics of the light block, without having to redesign everything. It is thus possible to keep the same lenses (the only potentially expensive parts in terms of mold) and only change the type of light-emitting diodes (color, size, power) and adapt their position on the electronic card. Thus, we can profoundly change the characteristics of the beam to adapt it to specific needs (for example, red lamp for beekeeper, very narrow beam for well exploration, very wide beam for video, etc.). This architecture makes it possible to create so-called “expert” lamps for niche markets while maintaining a low cost price (no redesign, no investment in a new production tool).

Description

    Domaine technique de l'invention
  • La présente invention se rapporte à un bloc lumineux, pouvant être employé dans un dispositif lumineux notamment un dispositif lumineux d'une lampe, par exemple une lampe frontale, une lampe pour vélo ou une lampe de casque.
    • Etat de la technique
  • Des lampes frontales ont déjà été décrites dans les demandes de brevets EP3145280A1 , EP2706823A1 , US2008/316733A1 et US2010/214766A1 .
  • De manière connue, une lampe frontale est composée de deux éléments principaux, une sangle et un dispositif lumineux solidaire de la sangle. La sangle est positionnée autour de la tête de l'individu et comporte des moyens de réglage pour s'ajuster à la taille de son tour de tête. Le dispositif lumineux est positionné sur l'avant. Il peut comporter un bloc lumineux, éventuellement une batterie intégrée au bloc lumineux ou déportée, un circuit électronique de contrôle et une source lumineuse, souvent composée d'une ou plusieurs diodes électroluminescentes.
  • Le dispositif lumineux peut parfois être amovible par rapport à la sangle.
  • En général, son bloc lumineux est composé d'un boîtier étanche, pouvant renfermer ou supporter la batterie, logeant une carte électronique de contrôle et portant un bloc optique comportant au moins une lentille pour adapter le faisceau lumineux fourni par les diodes électroluminescentes. Un ou plusieurs boutons positionnés sur le boîtier permettent de contrôler la lampe et par exemple de régler l'intensité et la forme du faisceau.
  • Le boîtier est souvent réalisé en matériau plastique et est fabriqué par moulage, ce qui nécessite la création d'un moule adapté. La création du moule est une opération complexe et particulièrement coûteuse, nécessitant d'être rentabilisée.
  • Par ailleurs, le boîtier plastique peut s'avérer fragile. Enfin l'assemblage du bloc lumineux n'est pas toujours simple et peut nécessiter de nombreuses étapes.
  • Des blocs lumineux ont notamment été décrits dans les demandes de brevets EP2746651 A1 , US2013/265783A1 , US2013/301242A1 , US2011/304269A1 .
  • Le but de l'invention est de proposer un dispositif lumineux, pouvant notamment être employé dans une lampe, par exemple de type lampe frontale ou de type lampe de vélo ou lampe de casque, qui soit :
    • Facile à fabriquer, par des procédés classiques ;
    • Facile à assembler ;
    • D'un coût modéré ;
    • Fiable à l'utilisation et particulièrement robuste ;
    • Facilement modifiable pour s'adapter à différentes activités ;
    Exposé de l'invention
  • Ce but est atteint par un dispositif lumineux comprenant un bloc batterie sur lequel vient se connecter une batterie, un bloc lumineux et des moyens de fixation dudit bloc batterie sur ledit bloc lumineux, ledit bloc lumineux étant composé d'une structure stratifiée formée par la superposition de plusieurs pièces indépendantes et assemblées entre elles, lesdites pièces comportant :
    • Un socle arrière présentant une empreinte formant un logement, ledit bloc lumineux comportant au moins une carte électronique (43) venant se loger dans ledit logement et portant au moins une source lumineuse et une unité de commande de ladite source lumineuse,
    • Un bloc optique agencé sur le socle arrière pour refermer son logement de manière étanche en écrasant un joint d'étanchéité agencé entre ledit socle arrière et ledit bloc optique,
    • Une lunette avant agencée sur le bloc optique et présentant une découpe traversée partiellement par le bloc optique,
    • Ledit bloc lumineux comportant également des moyens de fixation traversant le socle arrière, le bloc optique et ladite lunette avant et agencés pour enserrer ledit bloc optique entre le socle arrière et ladite lunette avant,
    • Le bloc batterie comportant un boîtier amovible destiné à accueillir la
    • Les moyens de fixation du bloc batterie comportant un bras fixé audit bloc lumineux, ledit bras portant un logement d'accueil pour le bloc batterie, qui comporte un filetage interne et en ce que ledit boîtier du bloc batterie comporte un filetage externe agencé pour assurer un vissage du boîtier sur le bras.
  • Selon une particularité, le bras est fixé uniquement à la lunette avant du bloc lumineux.
  • Selon une particularité, le boîtier est tubulaire pour accueillir une batterie au format de type 18650 ou 21700.
  • Selon une autre particularité, le bloc optique est composé d'une unique pièce en matériau plastique.
  • Selon une autre particularité, le socle arrière est composé d'une unique pièce en matériau métallique, usinée sur une face pour réaliser ladite empreinte.
  • Selon une autre particularité, la lunette avant est composée d'une unique pièce en matériau métallique.
  • Selon une autre particularité, le bloc optique comporte plusieurs éléments optiques, et la carte électronique porte au moins deux diodes électroluminescentes positionnées pour générer un signal lumineux à travers un même premier élément optique.
  • Selon une autre particularité, ledit premier élément optique présente une symétrie de révolution autour d'un axe et en ce que les deux diodes électroluminescentes sont positionnées de manière désaxée par rapport à l'axe de ce premier élément optique.
  • Selon une autre particularité, les deux diodes électroluminescentes associées au premier élément optique sont différentes en taille et en puissance.
  • L'invention concerne également une lampe frontale comportant une sangle destinée à être placée autour de la tête d'un individu et un support agencé sur ladite sangle et configuré pour accueillir un dispositif lumineux, le dispositif lumineux étant tel que défini ci-dessus.
  • Selon une particularité, le support comporte des moyens de fixation par emboîtement ou par coulissement agencés pour coopérer avec le boîtier du bloc batterie.
  • L'invention concerne également une lampe pour vélo, comprenant un support agencé pour se fixer sur le cintre d'un vélo et destiné à recevoir un dispositif lumineux, le dispositif lumineux étant tel que défini ci-dessus.
  • L'invention concerne enfin une lampe de casque comportant un support agencé pour se fixer sur un casque et destinée à recevoir un dispositif lumineux, le dispositif lumineux étant tel que défini ci-dessus.
  • Il faut noter que le bloc lumineux présente une architecture permettant la mise en place de méthodes de fabrication simples, utilisant des machines peu coûteuses mais à rendements élevés. L'objectif est par exemple d'éviter de fabriquer par moulage, car l'usinage d'un moule est souvent complexe et nécessite ensuite l'emploi d'une presse à injection. En outre, même si l'impression 3D présente certains avantages en termes de flexibilité, elle peut s'avérer limitée au niveau rendement et capacité de production.
  • Il en ressort que les méthodes de fabrication de type fraisage numérique et découpe laser sont celles qui sont les plus accessibles, en termes de technicité et de rentabilité. Pour utiliser ces méthodes de fabrication, le bloc lumineux de l'invention est ainsi conçu à partir de plusieurs plaques usinées assemblées entre elles et formant plusieurs strates, comme un sandwich. Ces méthodes de fabrication peuvent notamment être adaptées à différents types de matériaux (aluminium, plastique, composite, voir bois...), ce qui les rendent particulièrement intéressantes.
  • La structure stratifiée du bloc lumineux permet à chaque couche d'apporter une fonction potentiellement différente : refroidissement, résistance au choc, diffusion de la lumière, étanchéité, support de composants électroniques...
    • Brève description des figures
  • D'autres caractéristiques et avantages vont apparaître dans la description détaillée qui suit faite en regard des dessins annexés dans lesquels :
    • La figure 1 illustre le principe de positionnement d'une lampe frontale sur la tête d'un individu.
    • La figure 2 représente le bloc lumineux conforme à l'invention, vu en éclaté ;
    • La figure 3 représente le bloc lumineux conforme à l'invention, vu assemblé ;
    • La figure 4 représente le dispositif lumineux conforme à l'invention, comportant un bras de fixation pour recevoir un bloc batterie ;
    • La figure 5 représente le dispositif lumineux de l'invention intégrant le bloc lumineux et le bloc batterie ;
    • Les figures 6A et 6B illustrent deux modes de réalisation du bloc optique employé dans le bloc lumineux de l'invention ;
    • La figure 7 représente un support adaptable sur une sangle de lampe frontale et destiné à accueillir le bloc lumineux de l'invention ;
    Description détaillée d'au moins un mode de réalisation
  • L'invention concerne un bloc lumineux 41 et un dispositif lumineux 4 qui comporte notamment ledit bloc lumineux 41 et un bloc batterie 40.
  • Le dispositif lumineux 4 est destiné à être employé dans une lampe, par exemple une lampe frontale, une lampe pour vélo ou une lampe de casque, par exemple pour la spéléologie, alpinisme...
  • Le dispositif lumineux peut être fixé de manière amovible et être facilement déplacé pour s'adapter sur un support présent sur une sangle d'une lampe frontale, sur un support de vélo ou sur un support présent sur un casque.
  • En référence à la figure 1, à titre d'exemple, une lampe frontale 1 se compose classiquement d'au moins trois éléments principaux :
    • Une sangle 2 destinée à être placée autour de la tête T de l'individu porteur ; La sangle peut comporter des moyens de réglage 20 pour s'ajuster à la taille du tour de tête de l'individu.
    • Un support 3 solidarisé à la sangle 2 et comprenant un dispositif de fixation d'un dispositif lumineux, destiné à être positionné contre le front F de l'individu ;
    • Un dispositif lumineux 4 comprenant un bloc batterie 40 (qui est montré non déporté sur la figure 1) et un bloc lumineux 41 doté d'une une source lumineuse pouvant comporter des diodes électroluminescentes 431 (référencées également D1_1, D1_2, D2_1, D2_2, D3_1 sur la figure 6A), alimentées par le bloc batterie 40.
  • Pour la suite de la description, les termes "arrière" et "avant" sont à considérer en tenant compte de la fixation du dispositif lumineux 4 sur son support 3, ledit support étant situé à l'arrière et le dispositif lumineux 4 étant configuré pour émettre un faisceau lumineux vers l'avant. Un axe (X) est défini dans la direction d'assemblage des pièces qui composent le bloc lumineux du dispositif.
  • Selon l'invention, en référence à la figure 2, le bloc lumineux 41 du dispositif présente la particularité d'être formé par l'assemblage de plusieurs pièces superposées entre elles, l'une sur l'autre, formant plusieurs strates ou couches. La superposition des pièces est ainsi réalisée suivant plusieurs plans parallèles verticaux, perpendiculaires à l'axe (X).
  • Ainsi, le bloc lumineux 41 comporte une première pièce formée d'un socle arrière 42. Ce socle arrière 42 est avantageusement réalisé sous la forme d'une pièce monobloc en matériau métallique, par exemple en aluminium.
  • Le socle arrière 42 peut se présenter sous la forme d'une unique plaque comportant une face arrière 420 et une face avant 421. Sur sa face avant 421, la plaque comporte une empreinte formant un logement 422. Cette empreinte peut être réalisée par simple usinage. En périphérie de l'empreinte, sur sa face avant, le socle arrière peut comporter une gorge 423. La plaque peut être percée sur son épaisseur de plusieurs trous axiaux en périphérie de ladite gorge.
  • Le bloc lumineux 41 comporte au moins une carte électronique 43 destinée à se positionner dans le logement 422 formé sur le socle arrière 42. Le socle arrière 42 peut comporter des pions de positionnement 424 agencés dans son logement, destinés à coopérer avec des trous 430 réalisés à travers la carte électronique 43 pour faciliter le positionnement de la carte électronique dans le logement et la caler.
  • La carte électronique 43 comporte des composants électroniques (non représentés sur la figure 2) nécessaires au fonctionnement du bloc lumineux, notamment une source lumineuse, avantageusement composée d'une ou plusieurs diodes électroluminescentes, et une unité de commande de ladite source lumineuse. L'unité de commande est par exemple configurée pour commander une ou plusieurs des diodes électroluminescentes 431 en fonction de l'intensité et/ou du type de faisceau demandés. La carte électronique peut bien entendu porter d'autres composants utiles à son fonctionnement et qui permettent éventuellement d'agir sur le faisceau généré, tels que des capteurs.
  • Le bloc lumineux peut comporter un joint d'étanchéité venant se positionner dans la gorge 423 du socle arrière 42.
  • Le bloc lumineux comporte ensuite un bloc optique 44 venant se placer à l'avant du socle arrière 42. Il comporte une face arrière 440 agencée pour venir en appui contre la face avant 421 du socle arrière 42, sur la surface qui est située en périphérie de son logement 422, en écrasant le joint et en refermant le logement pour y enfermer la carte électronique 43.
  • Le bloc optique 44 peut être composé d'une simple pièce monobloc réalisée en matériau plastique, par exemple par moulage ou autre procédé de fabrication. Le bloc optique 44 comporte alors une ou plusieurs lentilles formées dans le bloc de matière. Le bloc optique 44 peut également être composé d'une plaque usinée (en plastique ou autre) pour former plusieurs logements dans lesquels sont insérées des lentilles standards, par exemple disponibles dans le commerce. Cette dernière solution offre notamment une grande flexibilité en termes de fabrication et permet de pouvoir facilement adapter et modifier le bloc optique 44.
  • Lorsque le bloc optique 44 est positionné sur le socle arrière 42, chaque lentille du bloc est destinée à être positionnée en vis-à-vis d'une ou plusieurs des diodes électroluminescentes 431 de la source lumineuse. Chaque lentille est formée pour assurer la création des faisceaux en sortie du bloc lumineux. Plusieurs configurations optiques seront présentées ci-après en liaison avec les figures 6A et 6B.
  • Le bloc optique comporte également une surface d'appui avant 441, réalisée sur le pourtour de ses lentilles et formant un épaulement entre une partie arrière et une avancée 442. Le bloc optique comporte plusieurs trous axiaux 443 réalisés à travers l'épaisseur de sa partie arrière, en périphérie des lentilles et débouchant d'une part sur sa face arrière 440 et d'autre part sur sa surface d'appui 441. Ses trous 443 sont positionnés pour coïncider avec les trous réalisés à travers le socle arrière.
  • Le bloc lumineux 41 comporte également une lunette avant 45, venant se positionner à l'avant du bloc optique 44. La lunette avant 45 comporte une face avant 450 et une face arrière 451, par laquelle elle vient en appui contre la surface d'appui 441 du bloc optique. La lunette avant 45 peut se présenter sous la forme d'une plaque évidée, par exemple par usinage, pour former une ouverture axiale 452. La lunette 45 est agencée pour venir en appui contre la surface d'appui 441 du bloc optique 44, son ouverture axiale 452 étant dessinée pour être traversée par l'avancée 442 du bloc optique 44 et pour épouser le contour de ladite avancée 442.
  • La lunette avant 45 peut être formée d'une pièce monobloc, avantageusement réalisée en matériau métallique, par exemple en aluminium.
  • La lunette avant 45 comporte également sur sa face arrière 451 plusieurs taraudages axiaux (non visibles sur la figure 2), positionnés pour coïncider avec les trous axiaux réalisés à la fois travers le socle arrière 42 et le bloc optique 44.
  • Le bloc lumineux 41 comporte des moyens de fixation agencés pour fixer les pièces entre elles, pour former une structure à plusieurs strates (socle arrière+bloc optique+lunette avant). Ces moyens de fixation sont destinés à fixer le socle arrière 42 sur la lunette avant 45 en enserrant le bloc optique 44. Le bloc optique 44 est ainsi pris en sandwich entre les deux pièces formées du socle arrière et de la lunette avant.
  • Les trous axiaux réalisés en plusieurs positions, à travers le socle arrière 42, le bloc optique 44 et la lunette avant 45 forment plusieurs puits destinés à l'assemblage de pièces entre elles.
  • Les moyens de fixation peuvent comporter plusieurs vis 46 insérées chacune dans un puit distinct, leur tête de vis venant en appui contre la face arrière 420 du socle arrière 42, chaque vis traversant un trou du socle arrière, un trou du bloc optique et ayant sa pointe venant se visser dans un taraudage distinct de la lunette avant 45.
  • Selon un aspect particulier de l'invention, il faut noter que, de l'arrière vers l'avant, les pièces du bloc lumineux 41 forment plusieurs couches ou strates superposées distinctes :
    • Une première couche formée par le socle arrière 42, cette première couche étant par exemple réalisée en aluminium.
    • Une deuxième couche formée par le bloc optique 44, cette deuxième couche étant par exemple réalisée en matériau plastique.
    • Une troisième couche formée par la lunette avant 45, cette troisième couche étant par exemple réalisée en aluminium.
  • Ces trois strates présentent chacune une épaisseur distincte et l'épaisseur du bloc lumineux résulte de la somme des épaisseurs de chacune des strates. Il faut noter que la batterie n'est pas directement logée dans ce bloc lumineux 41, celui-ci ne logeant que la carte électronique 43.
  • Sur la face arrière 42 du socle arrière, le dispositif lumineux 4 peut comporter son bloc batterie.
  • En référence à la figure 5, ce bloc batterie 40 peut comporter un boîtier 400 ou enveloppe, par exemple en matériau plastique ou métallique de type aluminium, délimitant un espace d'accueil dans lequel peut être placée une batterie. Ce boîtier 400 est composé d'un réceptacle allongé, ouvert à une première extrémité pour laisser apparaître les contacts électriques de la batterie et fermé à l'autre extrémité par un bouchon refermable sur le réceptacle, par exemple par vissage. Le boîtier 400 peut être de forme tubulaire pour accueillir des batteries de type 18650 ou 21700. Il est fixé au bloc lumineux 41 par sa première extrémité, et sa deuxième extrémité, qui est fermée par le bouchon, est laissée libre, permettant ainsi une fixation par coulissement ou glissement.
  • En référence à la figure 4, le dispositif lumineux 4 comporte un unique bras de fixation 47 du bloc batterie 40. Ce bras 47 peut se présenter sous la forme d'un support fixé au bloc lumineux et (avantageusement uniquement) à la lunette avant 45 du bloc lumineux 41, ledit bras s'étendant avantageusement dans un plan vertical perpendiculaire aux plans de superposition des pièces du bloc lumineux. La lunette avant 45 peut comporter des moyens de fixation dudit bras 47, par exemple composés de vis insérées axialement. Il faut noter que la fixation du bras pourrait être réalisée sur le socle arrière 42 mais la fixation sur la lunette avant 45 apporte un gain en compacité et en robustesse.
  • Le support porte un logement 470 agencé pour accueillir le bloc batterie 40. Ce logement est orienté pour que le bloc batterie 40 s'étende, suivant son axe de révolution, selon une direction horizontale (Y) parallèle aux plans de superposition des pièces du bloc lumineux (figures 4 et 5).
  • Le boîtier 400 du bloc batterie peut comporter à sa première extrémité un filetage externe pour se visser sur un filetage interne du logement 470 de réception.
  • Le logement 470 comporte avantageusement des contacts électriques sur lesquels viennent se connecter les contacts électriques de la batterie, lorsque le boîtier 400 est vissé dans le logement 470. Le bras peut intégrer des moyens de liaison électrique reliant ces contacts électriques à des points de connexion électrique de la carte électronique 43 du bloc lumineux 41.
  • Il faut noter que le bloc batterie 40 peut comporter une unité d'extension, destinée à relier le bloc lumineux 41 à une batterie déportée. Cette unité d'extension peut se présenter sous la forme d'un boîtier identique au boîtier 400, vissé dans le logement 470 et portant une liaison électrique agencée pour relier électriquement les contacts électriques présents dans le logement 470 à une batterie déportée, via une liaison flexible, par exemple un câble électrique. La batterie peut être placée dans un sac porté par l'individu.
  • En référence à la figure 7, le dispositif lumineux 4 peut être fixé de manière amovible sur un support 3.
  • Le support peut être fixé à une sangle 2 d'une lampe frontale, au cintre d'un vélo ou à un casque, par exemple un casque de spéléologie, d'alpinisme.
  • De manière non limitative, le support 3 peut coopérer avec le dispositif lumineux par l'intermédiaire du bloc batterie 40.
  • Le support peut comporter des moyens de fixation par emboîtement ou par coulissement agencés pour coopérer avec le boîtier dudit bloc batterie. En référence à la figure 7, ces moyens de fixation peuvent comporter une pièce à section circulaire non fermée, formant une pince non articulée et déformable, sur laquelle vient se fixer par emboîtement ou par coulissement le boîtier du bloc batterie.
  • Les figures 6A et 6B présentent deux configurations d'associations possibles de diodes électroluminescentes et du bloc optique 44.
  • Le bloc optique 44 comporte plusieurs éléments optiques, formant chacun une lentille distincte. Chaque élément optique peut se présenter sous la forme d'un tronc de cône dont la petite base est située vers l'arrière devant une source lumineuse et la grande base évasée est située vers l'avant pour définir la forme et la taille du faisceau lumineux émis.
  • Sur la figure 6A, dans une première configuration, le bloc optique 44 peut comporter trois éléments optiques juxtaposés dans le plan du bloc optique, par exemple chacun formé d'un tronc de cône identique, un élément optique central O2 et deux éléments optiques latéraux O1, O3. Les éléments optiques sont par exemple tous identiques.
  • La carte électronique porte deux diodes électroluminescentes D1_1, D1_2 de caractéristiques distinctes associées à un premier élément optique latéral O1 du bloc. Les deux diodes électroluminescentes sont par exemple distinctes en puissance et en taille.
  • La carte électronique porte deux diodes électroluminescentes D2_1, D2_2 de caractéristiques identiques associées à l'élément optique central O2 du bloc.
  • La carte électronique porte une seule diode électroluminescente D3_1 associée au deuxième élément optique latéral O3.
  • Cette première configuration privilégie la topologie du faisceau avec la possibilité de créer un faisceau étroit ou large ou excentré de différentes couleurs.
  • Dans cette première configuration, on comprend que les diodes électroluminescentes peuvent être désaxées par rapport à la symétrie de révolution de leur élément optique. C'est le cas pour le premier élément optique latéral O1 et pour l'élément optique central O2. On crée ainsi des faisceaux particuliers, tout en conservant une optique standard symétrique. Cela permet notamment de faciliter la fabrication et l'assemblage du bloc optique.
  • Dans une deuxième configuration représentée sur la figure 6B, le bloc optique 44 comporte sept éléments optiques O10 agencés en quinconce. La carte électronique 43 porte sept diodes électroluminescentes D10, associées chacune à un élément optique distinct du bloc. Les éléments optiques sont par exemple tous identiques et les diodes électroluminescentes également.
  • Cette deuxième configuration privilégie le rendement lumineux et donc la puissance. Le faisceau produit est plus classique que dans la première configuration mais le rendement est maximum (30 à 40% plus élevé).
  • Bien entendu, les configurations peuvent être déclinées à l'infini.
  • Grâce à l'invention, il faut noter qu'il est aisé de changer facilement les caractéristiques du bloc lumineux, sans avoir à tout reconcevoir. Il est ainsi possible de garder les mêmes lentilles (seules pièces potentiellement couteuses en termes de moule) et de changer uniquement le type de diodes électroluminescentes (couleur, taille, puissance) et d'adapter leur position sur la carte électronique. Ainsi, on peut changer profondément les caractéristiques du faisceau pour l'adapter à des besoins spécifiques (par exemple, lampe rouge pour apiculteur, faisceau très étroit pour exploration de puits, faisceau très large pour vidéo ...). Cette architecture permet de créer des lampes dites "experts" pour des marchés de niches tout en conservant un prix de revient bas (pas de reconception, pas d'investissement dans un nouvel outil de production).
  • On comprend de ce qui précède que la solution de l'invention présente de nombreux avantages, parmi lesquels :
    • Une fabrication aisée, utilisant des process connus, notamment l'usinage de pièces, et un assemblage simple par superposition de plusieurs couches ou strates ;
    • Une construction robuste, permise notamment par l'emploi de matériaux métalliques ;
    • Une solution modulaire permettant d'utiliser un même bloc lumineux pour différentes activités et adaptatif en utilisant une batterie intégrée ou déportée ;
    • Une solution facilement adaptable à différentes activités, notamment en changeant les diodes électroluminescentes, en adaptant le bloc optique, sans redessiner entièrement le bloc lumineux ;

Claims (13)

  1. Dispositif lumineux (4) comprenant un bloc batterie (40) sur lequel vient se connecter une batterie, un bloc lumineux (41) et des moyens de fixation dudit bloc batterie sur ledit bloc lumineux (41), ledit bloc lumineux étant composé d'une structure stratifiée formée par la superposition de plusieurs pièces indépendantes et assemblées entre elles, lesdites pièces comportant :
    - Un socle arrière (42) présentant une empreinte formant un logement (422), ledit bloc lumineux comportant au moins une carte électronique (43) venant se loger dans ledit logement (422) et portant au moins une source lumineuse et une unité de commande de ladite source lumineuse,
    - Un bloc optique (44) agencé sur le socle arrière pour refermer son logement de manière étanche en écrasant un joint d'étanchéité agencé entre ledit socle arrière (42) et ledit bloc optique (44),
    - Une lunette avant (45) agencée sur le bloc optique (44) et présentant une découpe traversée partiellement par le bloc optique,
    - Ledit bloc lumineux comportant également des moyens de fixation (46) traversant le socle arrière, le bloc optique et ladite lunette avant et agencés pour enserrer ledit bloc optique (44) entre le socle arrière (42) et ladite lunette avant (45),
    - Le bloc batterie comportant un boîtier (400) amovible destiné à accueillir la batterie,
    Caractérisé en ce que :
    - Les moyens de fixation du bloc batterie comportent un bras (47) fixé audit bloc lumineux, ledit bras portant un logement (470) d'accueil pour le bloc batterie, qui comporte un filetage interne et en ce que ledit boîtier (400) du bloc batterie comporte un filetage externe agencé pour assurer un vissage du boîtier sur le bras (47).
  2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le bras est fixé uniquement à la lunette avant (45) dudit bloc lumineux.
  3. Dispositif lumineux selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le boîtier (400) est tubulaire pour accueillir une batterie au format de type 18650 ou 21700.
  4. Dispositif lumineux selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le bloc optique (44) est composé d'une unique pièce en matériau plastique.
  5. Dispositif lumineux selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le socle arrière (42) est composé d'une unique pièce en matériau métallique, usinée sur une face pour réaliser ladite empreinte.
  6. Dispositif lumineux selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la lunette avant (45) est composée d'une unique pièce en matériau métallique.
  7. Dispositif lumineux selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le bloc optique (44) comporte plusieurs éléments optiques, et en ce que la carte électronique (43) porte au moins deux diodes électroluminescentes positionnées pour générer un signal lumineux à travers un même premier élément optique.
  8. Dispositif lumineux selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit premier élément optique présente une symétrie de révolution autour d'un axe et en ce que les deux diodes électroluminescentes sont positionnées de manière désaxée par rapport à l'axe de ce premier élément optique.
  9. Dispositif lumineux selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que les deux diodes électroluminescentes associées au premier élément optique sont différentes en taille et en puissance.
  10. Lampe frontale (1) comportant une sangle (2) destinée à être placée autour de la tête d'un individu et un support (3) agencé sur ladite sangle et un dispositif lumineux (4) accueilli par ledit support, caractérisé en ce que le dispositif lumineux est tel que défini dans l'une des revendications 1 à 9.
  11. Lampe frontale selon la revendication 10, caractérisée en ce que le support comporte des moyens de fixation par emboîtement ou par coulissement agencés pour coopérer avec le boîtier (400) du bloc batterie (40).
  12. Lampe pour vélo, comprenant un support agencé pour se fixer sur le cintre d'un vélo et un dispositif lumineux, caractérisé en ce que le dispositif lumineux est tel que défini dans l'une des revendications 1 à 9.
  13. Lampe de casque comportant un support agencé pour se fixer sur un casque et un dispositif lumineux, caractérisé en ce que le dispositif lumineux est tel que défini dans l'une des revendications 1 à 9.
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