FR2921537A1

FR2921537A1 - Power LED lighting device for e.g. tropical freshwater aquarium, has light part integrating series of power LEDs permitting combination of different color temperatures to simulate luminous environment of aquatic medium for aquarium

Info

Publication number: FR2921537A1
Application number: FR0706592A
Authority: FR
Inventors: Stephane Jebabli
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-09-20
Filing date: 2007-09-20
Publication date: 2009-03-27
Also published as: FR2949288A1; FR2949288B1

Abstract

The device has a power supply unit part separated from a light part near water, for powering the light part at low voltage of 24 volts and for electrically insulating energy of a sector. The light part comprising a striplight integrates series of power LEDs permitting combination of different color temperatures to simulate luminous environment of an aquatic medium for an aquarium. The power LEDs are fixed on a heat dissipater bar (D) to evacuate heat emitted by the LEDs to exterior of the aquarium, where colors of LEDs are warm white, cool white, blue, red or amber.

Description

L'invention concerne un dispositif d'éclairage pour aquarium au moyen de diodes électroluminescentes cle puissance, piloté par une carte électronique pour simuler la lumière du soleil et de la lune, automatiquement, avec des caractéristiques de lumière propre au milieu aquatique tropical et récifal, en fonction de l'heure du jour et de la nuit. The invention relates to an aquarium lighting device by means of light-emitting diodes of power, driven by an electronic card to simulate the sunlight and the moon, automatically, with characteristics of light specific to the tropical and reef aquatic environment, depending on the time of day and night.

Généralement, les luminaires traditionnels utilisés en éclairage d'aquarium, sont des néons fluorescents ou des lampes de type HQI et HQL. Ces dispositifs d'éclairages sont fragiles et possèdent une température de couleur fondamentale. Pour simuler les différentes couleur de lumière du soleil,il faut pouvoir restituer une large gamme spectrale de couleurs comprise entre 2200 degré Kelvin et 6500 degré Kelvin pour un aquarium d'eau douce tropicale et entre 2800 degré Kelvin et 14000 degré Kelvin pour un aquarium d'eau de mer récifale. La technique la plus courante pour simuler la lumière du soleil est d'associer plusieurs tubes néons ou lampes ce qui augmente la consommation d'énergie. L'encombrement des systèmes par rapport à la taille de l'aquarium limite le nombre de luminaires utilisés, le spectre global d'éclairage est donc limité. Cette technique ne simule pas totalement toutes les ambiances lumineuses du soleil. Cette technique n'est pas capable d'associer une ambiance lumineuse en fonction de l'heure du jour. Pour simuler une lueur de lune dans l'aquarium, les systèmes traditionnels associent un éclairage supplémentaire mais cette solution ne permet pas de simuler le cycle de la lune dans la nuit (lever de lune, couché de lune), ni les phases de lune sur 28 jours (pleine lune, demi lune, sans lune). Le flux lumineux des systèmes traditionnels est difficilement réglable et entraîne une surconsommation d'énergie. Typically, traditional lighting fixtures used in aquarium lighting are fluorescent neon lights or HQI and HQL type lamps. These lighting devices are fragile and have a fundamental color temperature. To simulate the different colors of sunlight, it is necessary to be able to restore a wide spectral range of colors between 2200 degrees Kelvin and 6500 degrees Kelvin for a tropical freshwater aquarium and between 2800 degrees Kelvin and 14000 degrees Kelvin for an aquarium. reef seawater. The most common technique for simulating sunlight is to combine several neon tubes or lamps which increases energy consumption. The size of the systems compared to the size of the aquarium limits the number of luminaires used, the overall spectrum of lighting is limited. This technique does not completely simulate all the light moods of the sun. This technique is not able to associate a luminous atmosphere according to the time of day. To simulate a moonlight in the aquarium, traditional systems combine additional lighting but this solution does not simulate the cycle of the moon in the night (moonrise, moonlight), nor the moon phases on 28 days (full moon, half moon, no moon). The luminous flux of traditional systems is difficult to adjust and leads to overconsumption of energy.

Le risque de choc électrique est important car ils sont reliés directement à l'énergie du courant secteur et ils sont placés près de l'eau de l'aquarium. Le dispositif selon l'invention permet de remédier à ces inconvénients. Il comporte selon une première caractéristique deux parties : - Une partie constituée d'un bloc d'alimentation séparé converti et isole l'énergie du secteur en alimentation basse tension (24Volt 3Ampère) qui permet à la partie luminaire de fonctionner près de l'eau sans risque de choc électrique important. Les LEDs utilisées dans la partie luminaire fonctionnent en basse tension et consomme jusqu'à 40% d'énergie en moins qu'un dispositif à lampe HQI. - Une partie luminaire constituée d'une rampe d'éclairage qui se place au dessus de 35 l'aquarium. Cette partie intègre les diodes électroluminescentes (dite couramment DEL ou LED en anglais) de différentes couleurs, fixées et réparties le long d'une barre dissipateur thermique. Elles émettent chacune une lumière en direction de l'eau de l'aquarium. L'association des différentes couleurs émises tel que le blanc chaud, le blanc froid, le bleu, le rouge ou l'ambre, constitue un spectre d'éclairage pour l'aquarium. La variation d'une ou plusieurs de ces couleurs, changeant la température de couleur de l'éclairage, permet de changer l'ambiance lumineuse, simulant celle du soleil durant une journée, et celle de la lune durant la nuit. Par exemple, le choix de couleur des LEDs tel que : blanc chaud, blanc froid, bleu, rouge permet de restituer les caractéristiques d'ambiances lumineuses d'un milieu aquatique en eau douce tropicale pour aquarium (entre 2200°K et 6500°K). The risk of electric shock is important because they are directly connected to the power of the mains and they are placed near the water of the aquarium. The device according to the invention overcomes these disadvantages. It comprises according to a first characteristic two parts: - A part consisting of a separate power supply converted and isolates the power of the sector in low voltage power supply (24Volt 3Ampère) which allows the luminaire part to operate near the water without risk of significant electric shock. The LEDs used in the luminaire part operate at low voltage and consume up to 40% less energy than an HQI lamp device. - A luminaire part consists of a lighting ramp which is placed above the aquarium. This part incorporates light emitting diodes (commonly known as LEDs or LEDs) of different colors, fixed and distributed along a heat sink bar. They each emit a light towards the water of the aquarium. The combination of the different colors emitted such as warm white, cold white, blue, red or amber is a lighting spectrum for the aquarium. The variation of one or more of these colors, changing the color temperature of the lighting, makes it possible to change the luminous atmosphere, simulating that of the sun during a day, and that of the moon during the night. For example, the color choice of LEDs such as: warm white, cold white, blue, red can be used to recreate the lighting characteristics of an aquatic environment in tropical freshwater aquarium (between 2200 ° K and 6500 ° K ).

Le choix de couleur des LEDs tel que : blanc chaud, blanc froid, bleu, ambre permet de restituer les caractéristiques d'ambiances lumineuses d'un milieu aquatique en eau de mer récifale pour aquarium (entre 2200°K et 14000°K). En utilisant que la couleur bleue, le luminaire restitue un effet lueur de lune, la nuit. En utilisant que la couleur blanche chaude, le luminaire simule la lueur de la lune, la nuit. The choice of LED colors such as: warm white, cold white, blue, amber makes it possible to recreate the characteristics of luminous atmospheres of an aquatic environment in aquarium reef seawater (between 2200 ° K and 14000 ° K). Using only the blue color, the fixture renders a moonlight effect at night. By using that warm white color, the fixture simulates the glow of the moon at night.

La barre dissipateur thermique, évacue la chaleur émise par les LEDs vers l'extérieur de l'aquarium par convection naturelle vers le haut, limitant ainsi l'échauffement de l'eau de l'aquarium. La partie luminaire intègre également une carte électronique qui fait varier le flux lumineux des LEDs en fonction clu moment de la journée et de la nuit, en pilotant l'alimentation des 20 LEDs. Des tables de correspondances sont mémorisées dans le microcontrôleur de la carte électronique. Chaque table fait correspondre des caractéristiques d'ambiances lumineuses typiques au milieu aquatique pour aquarium. 25 Ces tables indiquent, par demi-heure, la quantité d'énergie à fournir à chaque LED de couleur, pour restituer une température de couleur d'éclairage du système. Le programme du microcontrôleur, calcule et applique aux LEDs, toutes les minutes, les valeurs intermédiaires par rapport à la table choisie par l'utilisateur, lors de la configuration. 30 La carte électronique dispose d'un afficheur LCD et deux boutons poussoir, permettant à l'utilisateur de configurer à la mise sous tension, le jour, l'heure, la mise en marche ou non du cycle de lune, le choix de la couleur de lune, le choix de la table de correspondance, par exemple tropical ou récifal. La carte électronique automatise ensuite le fonctionnement du luminaire grâce à son 35 horloge interne et gère l'éclairage simulant le soleil et la lune en fonction des paramètres choisis par l'utilisateur. The heat sink bar removes the heat emitted by the LEDs towards the outside of the aquarium by natural convection upwards, thus limiting the heating of the water of the aquarium. The luminaire part also incorporates an electronic card that varies the luminous flux of the LEDs according to the time of day and night, by controlling the power supply of the 20 LEDs. Correspondence tables are stored in the microcontroller of the electronic card. Each table matches typical lighting mood characteristics with the aquatic aquarium environment. These tables indicate, by half-hour, the amount of energy to be supplied to each color LED, to restore a lighting color temperature of the system. The microcontroller program calculates and applies to the LEDs, every minute, the intermediate values relative to the table chosen by the user, during the configuration. The electronic card has an LCD display and two pushbuttons, allowing the user to configure at power-on, the day, the hour, the start or not of the moon cycle, the choice of the moon color, the choice of the table of correspondence, for example tropical or reef. The electronic card then automates the operation of the luminaire with its internal clock and manages the lighting simulating the sun and the moon according to the parameters chosen by the user.

La structure de la partie luminaire est solidifiée par l'ajout de deux profilés d'aluminium en forme d'équerre vissés sur toute la longueur du luminaire, formant ainsi une rampe. Cette rampe permet de poser ou de suspendre, la partie luminaire, au dessus de l'aquarium. Une plaque de plastique polie optiquement (transparent ou translucide) par exemple polycarbonate ou polyrnéthacrylate de méthyle PMMA, placée au dessus des LEDs fait office de diffuseur optique, permettant l'homogénéité de l'éclairage et protége la partie électrique ainsi que les LEDs contre la projection d'eau. La figure (fig.1) représente la partie de l'alimentation qui converti l'énergie venant de la prise (A) en alimentation basse tension (24V 3A). Le bloc d'alimentation possède une structure interne éllectronique qui isole la tension primaire (secteur 110-240V AC) de la tension secondaire (24V DC). Un cordon d'alimentation (B) connecte le bloc d'alimentation à la partie luminaire via le connecteur mâle (C) à deux pôles. La partie luminaire est constituée d'un dissipateur thermique (D) en aluminium anodisé noir possédant des ailettes afin de dissiper la chaleur émise par les LEDs vers le haut, par convection naturelle, et à l'extérieure de l'aquarium. Sur cette barre est fixée et répartie au moyen d'une colle thermique, des LEDs de différentes couleurs (E). Sur chaque LED est disposée une optique secondaire (F) qui concentre et oriente le flux lumineux en direction du diffuseur en PMMA (G). Les LEDs sont connectées électriquement en série entre elles et par série de couleur. The structure of the luminaire part is solidified by the addition of two square aluminum profiles screwed over the entire length of the luminaire, thus forming a ramp. This ramp allows to put or hang, the lighting part, above the aquarium. An optically polished (transparent or translucent) plastic plate, for example polycarbonate or PMMA polymethylmethacrylate, placed above the LEDs acts as optical diffuser, allowing the homogeneity of the lighting and protects the electrical part as well as the LEDs against the light. water projection. The figure (fig.1) shows the part of the power supply that converts the energy coming from the socket (A) into a low voltage power supply (24V 3A). The power supply has an internal electronic structure which isolates the primary voltage (mains 110-240V AC) from the secondary voltage (24V DC). A power cord (B) connects the power supply to the luminaire section via the two-pole male connector (C). The luminaire part consists of a heat sink (D) in black anodized aluminum with fins to dissipate the heat emitted by the LEDs upwards, by natural convection, and outside the aquarium. On this bar is fixed and distributed by means of a thermal glue, LEDs of different colors (E). On each LED is placed a secondary optic (F) which concentrates and directs the luminous flux towards the diffuser in PMMA (G). The LEDs are electrically connected in series with each other and by series of colors.

Chaque série de couleur est connectée électriquement à la carte électronique (J) qui pilote leur alimentation, via un connecteur (1). Au moins quatre couleurs sont nécessaires pour atteindre une gamme de température de couleur comprise entre 2200 °Kelvin et 14000°Kelvin : blanc chaud, blanc froid, bleu, rouge ou ambre. Each series of color is electrically connected to the electronic card (J) which controls their power supply via a connector (1). At least four colors are required to achieve a color temperature range of 2200 ° Kelvin to 14000 ° Kelvin: warm white, cold white, blue, red or amber.

Pour restituer l'ambiance en milieu aquatique tropicale, les couleurs des LEDs sont : blanc chaud, blanc froid, bleu et rouge. Pour restituer l'ambiance en milieu aquatique récifale, les couleurs des LEDs sont : blanc chaud, blanc froid, bleu et ambre. La variation d'une ou pllusieurs couleurs en même temps permet d'obtenir une variation 30 de la température de couleur du système d'éclairage. La carte électronique (H) possède un microcontrôleur qui pilote l'alimentation des séries de LED par couleur. Des chronogrammes de températures de couleur en fonction du temps (fig.4) sont élaborés afin de doser très précisément l'intensité de chaque couleur pour définir la 35 température de couleur à chaque instant de la journée et de la nuit. Sont issue de ces chronogrammes, des tables de correspondances. To restore the atmosphere in a tropical aquatic environment, the colors of the LEDs are: warm white, cold white, blue and red. To restore the atmosphere in the reef aquatic environment, the colors of the LEDs are: warm white, cold white, blue and amber. The variation of one or more colors at the same time makes it possible to obtain a variation of the color temperature of the lighting system. The electronic board (H) has a microcontroller which controls the power supply of the LED series by color. Chronograms of color temperature versus time (Fig. 4) are developed to accurately measure the intensity of each color to define the color temperature at each instant of the day and night. Are derived from these chronograms, tables of correspondences.

Ces tables indiquent, par demi-heure, la quantité d'énergie à fournir à chaque série de couleur de LED, pour restituer une température de couleur d'éclairage du système. Le programme du microcontrôleur, calcule et applique aux LEDs, toutes les minutes, les valeurs intermédiaires par rapport à la table de correspondance choisie par l'utilisateur lors de la configuration. Ces tables sont converties en langage machine et transcrites dans la mémoire du microcontrôleur de la carte électronique (H). La carte électronique (H) possède un afficheur LCD (N) et deux boutons poussoir (0) qui permettent à l'utilisateur de configurer le système d'éclairage lors de sa mise sous tension. These tables indicate, by half-hour, the amount of energy to be supplied to each color series of LED, to restore a lighting color temperature of the system. The microcontroller program calculates and applies to the LEDs, every minute, the intermediate values relative to the correspondence table chosen by the user during the configuration. These tables are converted into machine language and transcribed in the memory of the microcontroller of the electronic card (H). The electronic board (H) has an LCD display (N) and two push buttons (0) that allow the user to configure the lighting system when it is turned on.

L'utilisateur indique à l'aide d'un menu issu du programme : - le jour. -l'heure. - le mode tropical ou récifal (choix de la table). - l'éclairage de nuit ou non (lueur de lune). - le choix de la couleur de la lune (bleu ou blanc). - la phase de la lune (pleine lune, demie lune, sans lune) au démarrage du cycle. Une face avant en tôle (aluminium) pliée et usinée (P) recouvre la carte électronique. Deux vis cylindriques type: M3 (Q) assurent la fixation de la face avant avec la carte électronique. The user indicates using a menu from the program: - the day. -time. - the tropical or reef mode (choice of the table). - night lighting or not (moonlight). - the choice of the color of the moon (blue or white). - the moon phase (full moon, half moon, no moon) at the start of the cycle. A folded and machined sheet metal front (aluminum) (P) covers the electronic board. Two cylindrical screws type: M3 (Q) ensure the attachment of the front panel with the electronic card.

Deux vis cylindriques type: M4 (R) assurent la fixation de cette ensemble au système. Un connecteur femelle (S) vissé sur le coté de la tôle face avant (P) permet un raccord avec le connecteur mâle (C) de la partie bloc alimentation. Deux profilés en aluminium (L) et (K) en forme d'équerre sont fixés de chaque cotés de la barre dissipateur thermique (D) à l'aide de 8 vis à têtes hexagonales type: M4 (M). Two cylindrical screws type: M4 (R) ensure the attachment of this set to the system. A female connector (S) screwed on the side of the front panel (P) allows a connection with the male connector (C) of the power supply unit. Two aluminum profiles (L) and (K) square-shaped are attached to each side of the heatsink bar (D) with 8 hexagonal head screws type: M4 (M).

Ils renforcent la structure du luminaire. Cet ensemble forme une rampe qui peut être installée directement au dessus de l'aquarium. La rampe peut être suspendue au dessus de l'aquarium par deux câbles acier (V) et (U). Deux autobloquants (T) et (W) fixés à chaque extrémité du luminaire assurent le maintien et le réglage en hauteur au dessus du bac. They reinforce the structure of the luminaire. This set forms a ramp that can be installed directly above the aquarium. The ramp can be suspended above the aquarium by two steel cables (V) and (U). Two interlocking (T) and (W) fastened to each end of the luminaire ensure the maintenance and height adjustment above the tray.

Une plaque de plastique (G) polie optiquement (transparent ou translucide) par exemple polycarbonate ou polyméthacrylate de méthyle PMMA, courbée et insérée en force entre chaque coté de la barre dissipateur thermique (D) et des profilés d'aluminium (K,L) fait office de diffuseur optique. Cette plaque répartie le flux lumineux sur tout le long du luminaire, la zone d'éclairement recouvre ainsi l'ensemble de l'aquarium. An optically polished (transparent or translucent) plastic plate (G), for example polycarbonate or polymethylmethacrylate PMMA, curved and inserted in force between each side of the heat sink bar (D) and aluminum profiles (K, L) serves as optical diffuser. This plate distributes the luminous flux all along the luminaire, the illumination zone thus covers the entire aquarium.

Elle limite l'effet point lumineux des LEDs et réduit l'éblouissement dans l'aquarium. Cette plaque protège les éléments électriques contre la projection d'eau. It limits the light point effect of the LEDs and reduces glare in the aquarium. This plate protects the electrical elements against the projection of water.

Claims

1) Light-emitting diode lighting device for aquarium in tropical freshwater and reef seawater characterized by: -a power supply part (fig.1) separated from the lighting part (fig.6) close to the water , allowing it to be supplied with low voltage and electrically isolating it from the mains energy - a luminaire part (fig.6) incorporating several series of colored LEDs (E), allowing the combination of different color temperatures in order to simulate the luminous atmosphere of an aquarium

2) Device according to claim 1 characterized by fixing the LEDs (E) power on a heat sink bar (D) for the evacuation of the heat emitted by the LEDs (E) outside the aquarium.

3) Device according to one of claims 1 or 2 characterized by the integration 15 in the luminaire part of an electronic card with microcontroller whose program manages the operation of the lighting automatically, with reference to correspondence tables. Correspondence tables define the energy levels to be applied to the LEDs in order to obtain light environment characteristics of the aquatic environment of tropical fresh water and reef seawater.

4) Device according to any preceding claim characterized by the night lighting of an aquarium by simulating the moonlight, its phase (moonrise, moonlit) and a lunar cycle over 28 days, while leaving the possibility for the user to choose the color of the glow between blue and white.

5) Device according to claim 1 characterized by the integration in the luminaire part (fig.6) of an electronic card (H) allowing the user of the system to configure at power on, day, time , to activate or not a cycle of 30 moonlight, the choice of the color of the moonlight, the tropical or reef mode (choice of the table of correspondence).

6) Device according to claim 1 characterized by the integration in the luminaire part of an optically polished plate (G) in order to homogeneously diffuse the stream of light emitted by the LEDs as well as to protect the electrical assembly and the LEDs against the projection of water.

7) Device according to one of the preceding claims characterized by the integration in the luminaire part (fig.6) of at least four sets of 40 color LEDs (E) such as: warm white, cold white, blue, red or amber.