FR2917483A1 - Appareil d'eclairage selon plusieurs modes - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un appareil (10) d'éclairage qui comporte :- un guide (19) de lumière en forme de plaque, dont une face principale (191, 192) comporte des motifs (190) diffusants,- un filtre (15) s'étendant le long d'une tranche (193) du guide,- un premier jeu de diodes (14) électroluminescentes pour l'éclairage nocturne, s'étendant le long du filtre,- un second jeu de diodes (14A) électroluminescentes, pour l'éclairage diurne, s'étendant le long d'une tranche (194) du guide,- un réflecteur (18) s'étendant en regard d'une face principale (191) du guide,- un boîtier (110, 111) recevant le guide, le filtre, les jeux de diodes, et le réflecteur, lequel boîtier comporte une cavité (23) recevant les jeux de diodes et le filtre, et- un organe (16, 17) opaque intercalé entre le filtre et le boîtier pour empêcher la propagation de lumière émise par les diodes nocturnes sans transmission par le filtre.
Description
Appareil d'éclairage selon plusieurs modes La présente invention est
relative à un appareil d'éclairage selon plusieurs modes d'éclairage. L'invention est notamment relative à un appareil de rétro-éclairage d'un instrument/afficheur qui est conçu pour fonctionner selon au moins un mode d'éclairage compatible avec l'utilisation de lunettes de vision nocturne, et selon au moins un mode incompatible avec cette utilisation. L'invention concerne notamment un appareil d'éclairage embarqué à bord d'un aéronef dont l'équipage est susceptible de porter des lunettes incluant un intensificateur d'image qui est sensible dans le domaine des longueurs d'onde correspondant au rouge et à l'infra-rouge. Un appareil d'éclairage susceptible de rentrer dans le champ de vision d'un porteur d'un système d'imagerie nocturne doit respecter certaines caractéristiques -telles que celles de la norme MIL-STD-3009- afin d'éviter d'éblouir le porteur. Divers systèmes d'éclairage à cet effet ont été brevetés. Le brevet US-6,419,372 décrit un appareil comportant des diodes électroluminescentes (LED) d'éclairage diurne disposées selon une configuration coplanaire, et des diodes d'éclairage nocturne disposées selon la même configuration ; ces diodes sont solidaires d'un circuit imprimé commun d'alimentation ; l'appareil comporte également un guide d'onde optique disposé en regard des diodes et du circuit. La quantité de lumière pour l'éclairage diurne étant notablement plus élevée que celle nécessitée pour l'éclairage nocturne, il est généralement prévu d'utiliser des lampes incandescentes pour l'éclairage diurne, comme décrit notamment dans les brevets US-6,639,349 et US-7,040,794. Pour l'éclairage nocturne, un filtre NVIS atténuant fortement le rayonnement de la (des) source(s) de lumière, dans le domaine du rouge/infrarouge, est généralement prévu, comme décrit notamment dans le brevet US-6,714,186 ; un tel filtre est parfois qualifié de vert ci-après, en raison de la couleur qu'il peut présenter. Dans le brevet US-7,025,474, il est proposé un appareil comportant un second filtre pour atténuer/éviter, en mode nocturne, l'émission de lumière des diodes diurnes susceptible de résulter de leur excitation par le rayonnement des diodes nocturnes réfléchi par les parois d'un boîtier commun. Le brevet US-7,036,946 décrit un appareil comportant un guide d'onde et des LEDs d'injection de lumière dans une ou plusieurs tranches du guide d'onde ; la face supérieure du guide est revêtue d'éléments d'extraction de lumière tels que des plots ou bandes de peinture blanche ; la face inférieure du guide est revêtue de phosphore ; l'appareil comporte un réseau de LEDs émettant une lumière visible blanche ou colorée et de LEDs émettant des ultra violets pour exciter la couche de phosphore ; un inconvénient de cc système est qu'un filtre anti-ultra-violet est nécessaire. Le brevet US-6,842,204 décrit un appareil comportant, pour l'éclairage en mode nuit, des LEDs blanches et des LEDs rouges ; cet appareil présente notamment l'inconvénient d'un encombrement accru et d'un échauffement inutile supplémentaire. Par ailleurs, il s'est avéré que certains filtres NVIS qui ont pour fonction principale d'atténuer très fortement le rayonnement émis par la source lumineuse clans le rouge, en particulier à partir de 610 ou 630 nanomètres (nm), présentent une transmission entre 400 et 600 nm qui est très inférieure à 0,8 ou 0,9, et provoquent par conséquent des pertes considérables. Le document US-2005/174804 décrit un appareil comportant un guide de lumière présentant des rainures croisées de profondeur ou profil irrégulier, et comportant quatre rangées de LEDs disposées le long des quatre tranches du guide, dont deux rangées utilisées pour l'éclairage nocturne. Il a été constaté que malgré la diversité des appareils proposés, il subsiste un besoin pour des appareils d'éclairage multi-mode améliorés.
En particulier, un objectif de l'invention est de proposer un appareil bi-mode compact et performant. Selon un aspect de l'invention, il est proposé un appareil d'éclairage qui comporte : (au moins) un guide lumière en forme de plaque, dont (au moins) une face (principale) comporte des motifs diffusants ou éléments d'extraction de lumière, (au moins) un filtre (NVIS) s'étendant le long (d'une grande partie au moins) d'une face latérale (tranche) du guide de lumière, - (au moins) un premier jeu de diodes (LEDs) électroluminescentes pour l'éclairage nocturne, s'étendant le long du filtre, (au moins) un second jeu de diodes (LEDs) électroluminescentes, pour l'éclairage diurne, s'étendant le long (d'une grande partie au moins) d'une autre face latérale (tranche) du guide de lumière, - un réflecteur (sensiblement plan) s'étendant en regard d'une face principale du guide de lumière, - un boîtier recevant le(s) guide(s) de lumière, le(s) filtre(s), les jeux de diodes, et le réflecteur, lequel boîtier comporte au moins une cavité recevant le(s) jeu(x) de diodes et le(s) filtres, l'appareil comportant en outre au moins un organe opaque intercalé entre le(s) filtre(s) et le boîtier pour empêcher la propagation/sortie/fuite de lumière ( parasite ) émise par les diodes du premier jeu de diodes, hors de la cavité, sans transmission par le(s) filtre(s).
Au moins une partie de l'organe (des organes) opaque(s) est de préférence déforma.ble de sorte que l'échauffement de l'appareil résultant de l'alimentation des LEDs, et les dilatations concomitantes, ne nuisent pas à l'étanchéité à la lumière de la cavité, le boîtier étant réalisé dans un matériau opaque et thermiquement conducteur tel qu'un métal. De préférence, les motifs d'extraction de lumière sont essentiellement constitués de rainures creusées dans au moins une face principale du guide et dont l'espacement mutuel varie comme décrit notamment dans les documents US-2005/174804 et US-6,467,922.
De préférence également, le spectre d'émission des LEDs présente un premier maximum correspondant à une première longueur d'onde située dans une plage allant de 400 nm environ à 500 nm environ, et présente un second maximum correspondant à une seconde longueur d'onde située dans une plage allant de 500 nm environ à 600 nm environ.
Selon un premier mode préféré de réalisation, l'appareil comporte un guide en forme de plaque rectangulaire, deux filtres (NVIS) s'étendant le long de deux tranches opposées ùet parallèles- du guide, deux rangées de diodes nocturnes s'étendant respectivement en regard des deux filtres, et deux rangées (supplémentaires) de diodes diurnes s'étendant en regard des deux autres tranches du guide ; le boîtier comporte une paroi de fond à la périphérie de laquelle peuvent être fixés les deux filtres ; le boîtier comporte en outre des parois latérales (périphériques) s'étendant à partir de la paroi de fond, et sur lesquelles sont respectivement fixés quatre circuits imprimés supportant respectivement les quatre jeux de diodes ; le boîtier comporte en outre une bride rectangulaire arrangée pour être fixée aux parois périphériques et/ou à la paroi de fond du boîtier et pour pincer respectivement contre le(s) filtre(s) deux organes opaques d'étanchéité à la lumière émise par les LEDs nocturnes. Dans cette configuration notamment, ladite cavité s'étend le long des 30 quatre tranches du guide, étant délimitée par la paroi de fond, par les parois périphériques et par la bride.
Selon un autre mode préféré de réalisation, l'appareil comporte un premier guide en forme de plaque rectangulaire, un ou plusieurs (quatre au maximum) filtre(s) vert (NUIS) s'étendant respectivement contre une ou plusieurs tranche(s) du premier guide, et une ou plusieurs rangée(s) de LEDs nocturnes s'étendant respectivement contre le(s) filtre(s) ; l'appareil comporte en outre un second guide de lumière de forme rectangulaire (sensiblement identique à celle du premier guide) et au moins deux ùen particulier quatre- rangées de LEDs diurnes s'étendant respectivement contre deux à quatre tranches du second guide ; les deux guides sont superposés à l'intérieur du boîtier, un diffuseur et/ou un joint opaque (à la lumière des LEDs) en forme de bride ùou couronne-rectangulaire pouvant être intercalé(s) entre les deux guides. Dans cette configuration notamment, il a été constaté que de façon surprenante, l'uniformité du flux lumineux extrait par un guide et qui traverse l'autre guide pour sortir du boîtier (par l'ouverture délimité par la bride/capot du boîtier), n'est pas affectée de façon significative par les motifs diffusants formés sur l'une au moins des faces de ce dernier guide, malgré la densité (surfacique) variable ùet le cas échéant l'irrégularité- de ces motifs à la surface du guide en question.
Par ailleurs, la fixation des LEDs aux parois périphériques du boîtier, par l'intermédiaire de circuits imprimés supportant les LEDs, facilite le refroidissement de l'appareil en limitant l'échauffement de ses composants, et favorise la contribution de la bride et de la paroi de fond à ce refroidissement.
Chacun des filtre(s) comporte de préférence une bande souple d'un substrat en matière plastique et peut être collé au boîtier et/ou à un circuit imprimé recevant un jeu de LEDs. D'autres aspects, caractéristiques, et avantages de l'invention apparaissent dans la description suivante qui se réfère aux dessins annexés et qui illustre, sans aucun caractère limitatif, des modes préférés de mise en oeuvre de l'invention.
La figure 1 illustre schématiquement, en vue en perspective avec arrachement et en éclaté, les principaux composants d'un appareil selon un premier mode de réalisation de l'invention. Les figures 2 et 3 illustrent schématiquement en vue en coupe selon un plan perpendiculaire au guide d'onde, les composants de l'appareil de la figure 1, selon deux configurations : la figure 2 correspond à une configuration où la bride de fermeture du boîtier n'est pas solidarisée au corps du boîtier, le réflecteur, le guide d'onde, le diffuseur, et l'organe d'étanchéité étant engagés dans le boîtier sans être en contact mutuel, alors que la figure 3 correspond à une configuration opérationnelle de l'appareil dans laquelle le réflecteur, le guide d'onde, le diffuseur, et l'organe d'étanchéité sont empilés dans cet ordre et maintenus en contact mutuel deux à deux par la bride fixée au corps du boîtier. Les figures 2 et 3 sont des vues en coupe selon le plan de coupe A-A de la figure 1, tandis que la figure 4 est une vue en coupe du même appareil selon un plan de coupe orthogonal au précédent, par exemple selon le plan de coupe B-B de la figure 1, dans la même configuration opérationnelle qu'à la figure 3. La figure 5 est un graphe illustrant un spectre d'émission d'une LED 20 pouvant équiper un appareil selon l'invention. La figure 6 illustre schématiquement, en vue en coupe et en éclaté, les principaux composants d'un appareil similaire à celui des figures 1 à 4. Les figures 7 et 8 illustrent, en vue en coupe et en éclaté, deux autres modes de réalisation de l'invention : l'appareil de la figure 7 25 comporte deux guides optiques superposés, tandis que celui de la figure 8 comporte un seul guide optique et des LEDs nocturnes superposées aux LEDs diurnes. Par référence aux figures 1 à 3 notamment, le boîtier 11 de l'appareil 10 d'éclairage comporte un corps 110 de boîtier en forme de bac rectangulaire, ainsi qu'un capot 111 en forme de bride rectangulaire délimitant une ouverture 112 rectangulaire par laquelle la lumière émise (flèches 99 figure 3) par l'appareil 10 sort pour éclairer un afficheur 98 (figure 3) par exemple.
La fixation de la bride 111 sur le corps 110 est réalisée par des vis 12 (figures 6 à 8) engagés dans des orifices 113, 114 alignés respectivement prévus dans la bride et dans le corps. Le corps 110 comporte une paroi 115 de fond à partir de laquelle s'étendent quatre parois latérales 116 sur la face interne 117 desquelles 10 peuvent être collés des circuits imprimés souples 13 comportant des pistes conductrices 130 pour l'alimentation des LEDs 14 qu'ils supportent. L'appareil comporte un réflecteur 18, un guide optique 19, et un diffuseur 20 (non représenté figure 1), qui sont en forme de plaque (en particulier pour le guide) ou de film, et sont empilés dans cet ordre sur la 15 paroi 115 de fond. L'appareil comporte en outre un filtre 15 vert (NVIS) se présentant sous forme d'une bande de film souple qui est fixée par sa tranche inférieure sur la face interne 118 de la paroi 115, par de la colle 16 opaque à la lumière émise par les LEDs 14. 20 L'appareil comporte également un organe 17 d'étanchéité se présentant sous forme d'une bande d'un matériau opaque déformable- en particulier compressible-, tel qu'une matière plastique opaque à structure alvéolaire. Comme illustré figure 3, la bande 17 s'appuie sur la tranche 25 supérieure du circuit 13 et sur la tranche supérieure du filtre 15, et s'étend légèrement en saillie par rapport à la face interne 150 de ce dernier. Le réflecteur, le guide, et le diffuseur diffèrent notamment par leur épaisseur et le matériau les constituant, mais présentent une longueur sensiblement identique et une largeur sensiblement identique, de façon à ce que leurs tranches respectives superposées s'étendent à faible distance (repère 21 figure 2) de la face interne 150 du filtre 15, et/ou de la face interne 140 (face émissive) des LEDs, pour limiter les pertes optiques tout en autorisant la dilatation différentielle de ces composants sous l'effet de la chaleur dégagée par les LEDs. Pour ce qui concerne les LEDs nocturnes, un jeu 22 faible est également prévu entre la face avant 140 des LEDs et la face externe 151 du filtre 15, afin d'optimiser également le couplage optique entre ces composants.
On constate figures 2 et 3 que les parois 111, 115 et 116 du boîtier délimitent une cavité 23 périphérique s'étendant autour de l'empilement réflecteur/guide/diffuseur, et dans laquelle sont logés le circuit 13, les diodes 14 et le filtre 15. En mode d'éclairage nocturne, la lumière émise (flèches 97 figure 3) par les LEDs nocturnes (figures 2 et 3) traverse le filtre 15, pénètre dans le guide 19 par la tranche 193, et se propage dans le guide 19 dont les motifs diffusants 190 prévus sur la face inférieure 191 et/ou sur la face supérieure 192 provoquent son extraction (flèches 99) par ces faces ; le flux lumineux sortant du guide 19 par sa face inférieure est réfléchi par le réflecteur 18 vers le guide. Il en résulte un flux 99 émis par la face supérieure 192, qui traverse le diffuseur 20 et l'ouverture 112 pour rétro-éclairer l'afficheur 98. En mode d'éclairage diurne, la lumière émise par les diodes diurnes 14A (figures 1 et 4) pénètre directement dans le guide 19, par la tranche 194 perpendiculaire à la tranche 193, et est extraite de ce guide pour former le flux sortant 99 comme décrit pour les diodes nocturnes. Par référence à la figure 5, le spectre SP de l'intensité lumineuse IL d'une des LEDs 14 présente un premier maximum NI pour une première longueur d'onde XI supérieure à 400 nm, et un second maximum N2 pour une seconde longueur d'onde X2 supérieure à n1 et inférieure à 610 nm, le niveau N2 étant supérieur au niveau NI. Pour ces deux longueurs d'onde XI, k2, le coefficient de transmission du filtre 15 est supérieur à 0,1, en particulier situé dans une plage allant de 5 0,2 environ à 0,4 ou 0,5 environ. On comprend que les organes opaques 16 et 17 permettent d'éviter la transmission de lumière non filtrée vers l'extérieur du boîtier de l'appareil, l'organe 17 permettant en outre de maintenir en place les éléments 18 à 20 empilés, au contact ou à faible distance des faces internes 10 des LEDs 14 et des filtres 15 tout en permettant la différence de dilatation entre ces éléments d'une part, et entre ces éléments et le boîtier d'autre part. Dans le mode de réalisation illustré figure 6, la paroi de fond du boîtier présente une épaisseur supérieure à celle de ses parois latérales.
15 Dans le mode de réalisation illustré figure 7, le corps du boîtier comporte une pièce de fond 11011 identique ou similaire au corps du boîtier des figures 1 à 4, ainsi qu'une entretoise 110B qui se superpose à la pièce 110A. La pièce 110A reçoit deux ou quatre circuits 13A de LEDs 14A diurnes et, empilés dans cet ordre, un réflecteur 18, et un seul guide 20 optique épais 19 qui saille à l'extérieur de la pièce 110A. L'épaisseur de ce guide correspond sensiblement à la hauteur commune aux circuits 13A augmentée de la hauteur du (des) circuit(s) 13 des diodes nocturnes. Ce(s) dernier(s) circuit(s) est(sont) logé(s) dans l'entretoise 110B qui entoure la partie saillante du guide 19. Un joint 17A 25 intermédiaire opaque, plat et rectangulaire, ainsi qu'un diffuseur 20 sont disposés ù dans cet ordre - sur la face supérieure du guide. Un second joint plat 17 rectangulaire est maintenu en appui par la bride 111 contre le diffuseur 20 et contre la tranche supérieure de filtre(s) NVIS disposé(s) en regard des diodes 14 nocturnes du circuit 13, le joint intermédiaire 17A étant pincé entre les deux parties 110A, 110B du boîtier. Dans le mode de réalisation illustré figure 8, l'appareil comporte également un corps de boîtier en deux parties 110A, 110B superposées, et comporte deux guides superposés dans le boîtier : un premier guide 19 pour extraire le flux émis par les diodes nocturnes 14 et ayant traversé le filtre NVIS correspondant, et un second guide 19A pour extraire le flux émis par les diodes diurnes 14A. L'épaisseur de chaque guide 19, 19A correspond sensiblement à l'épaisseur respective des diodes 14 et 14A qui peuvent être identiques, ou à la hauteur respective des circuits 13 et 13A.
Claims (11)
1. Appareil (10) d'éclairage caractérisé en ce qu'il comporte : - au moins un guide (19) de lumière en forme de plaque, dont une face principale (191, 192) comporte des motifs (190) diffusants, - au moins un filtre (15) s'étendant le long d'une tranche (193) du guide de lumière, - un premier jeu de diodes (14) électroluminescentes pour l'éclairage nocturne, s'étendant le long du filtre, un second jeu de diodes (14A) électroluminescentes, pour l'éclairage diurne, s'étendant le long d'une tranche (194) du guide (19), - un réflecteur (18) s'étendant en regard d'une face principale (191) du guide (19), - un boîtier (110, 111) recevant le(s) guide(s), le(s) filtre(s), les jeux de diodes, et le réflecteur, lequel boîtier comporte au moins une cavité (23) recevant le(s) jeu(x) de diodes et le(s) filtres, l'appareil comportant en outre au moins un organe (16, 17) opaque intercalé entre le(s) filtre(s) et le boîtier pour empêcher la propagation de lumière émise par les diodes du premier jeu de diodes, hors de la cavité, sans transmission par le(s) filtre(s).
2. Appareil selon la revendication 1 dans lequel l'organe (17) d'étanchéité comporte une bande d'un matériau opaque déformable- en particulier compressible-.
3. Appareil selon la revendication 2 dans lequel le matériau opaque déformable est une matière plastique à structure alvéolaire.
4. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 dans lequel chacun des filtre(s) comporte une bande souple d'un substrat en matière plastique et est fixé au boîtier et/ou à un circuit recevant un jeu de LEDs, par une colle (16) opaque.
5. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 dans lequel le boîtier comporte une bride (111) arrangée pour être fixée aux parois périphériques .et/ou à la paroi de fond du boîtier et pour pincer contre le(s) filtre(s) au moins un organe opaque d'étanchéité à la lumière.
6. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, qui comporte un guide en forme de plaque rectangulaire, deux filtres (15) NVIS s'étendant le long de deux tranches opposées ûet parallèles- du guide, deux rangées de diodes (14) nocturnes s'étendant respectivement en regard des deux filtres, et deux rangées de diodes (14A) diurnes s'étendant en regard des deux autres tranches du guide, le boîtier comportant une paroi (115) de fond à la périphérie de laquelle sont fixés les deux filtres, et quatre parois (116) latérales sur lesquelles sont respectivement fixés quatre circuits (13, 13A) supportant respectivement les quatre jeux de diodes.
7. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, qui comporte un premier guide (19) en forme de plaque rectangulaire, un ou plusieurs filtre(s) (15) NVIS s'étendant respectivement contre une ou plusieurs tranche(s) du premier guide, et une ou plusieurs rangée(s) de LEDs (14) nocturnes s'étendant respectivement contre le(s) filtre(s), l'appareil comportant en outre un second guide (19A) de lumière de forme sensiblement identique à celle du premier guide, et au moins deux ûen particulier quatre- rangées de LEDs (14A) diurnes s'étendant respectivement contre deux à quatre tranches du second guide, les deux guides étant superposés à l'intérieur du boîtier.
8. Appareil selon la revendication 7 dans lequel un diffuseur et un joint opaque en forme de bride rectangulaire sont intercalés entre les deux guides (19, 19A).
9. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 dans lequel le spectre (SP) d'émission des l.FI)s présente un premier maximum (NI) correspondant à une première longueur d'onde (X,1) située dans une plage allant de 400 nm environ à 500 nm environ, et présente un second maximum (N2) correspondant à une seconde longueur d'onde (X2) située dans une plage allant de 500 nm environ à 600 nm environ, le second maximum (N2) étant supérieur au premier maximum (NI).
10. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 dans lequel les diodes (14) du premier jeu sont identiques aux diodes (14A) du second jeu.
11. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 10 dans lequel les motifs (190) d'extraction de lumière sont essentiellement constitués de rainures formées dans au moins une face principale (191, 192) du guide (19, 19A) et dont l'espacement mutuel varie.
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