La présente invention concerne de manière générale le domaine de l'éclairage, en particulier les éclairages devant répondre à des spécificités particulières, notamment aptes à produire un éclairement sur une surface, éclairement de préférence sensiblement uniforme, et a pour objet un dispositif d'éclairage à diodes électroluminescentes. Dans certains domaines ou certaines applications, il est nécessaire de disposer d'un éclairage répondant à certaines spécifications techniques, voire réglementaires, par exemple en termes d'intensité ou d'uniformité de l'éclairage au niveau de la zone à éclairer. The present invention generally relates to the field of lighting, in particular lighting having to respond to particular specificities, in particular capable of producing an illumination on a surface, preferably of substantially uniform illumination, and relates to a lighting device. with light-emitting diodes. In some areas or certain applications, it is necessary to have lighting that meets certain technical or even regulatory specifications, for example in terms of the intensity or uniformity of the lighting at the level of the area to be illuminated.
Tel est notamment le cas, à titre d'exemple illustratif, dans le domaine des éclairages architecturaux ou les éclairages d'oeuvres d'art. Les appareils du type précité, qui sont commercialisés actuellement comportent généralement comme source(s) lumineuse(s) des ampoules halogènes ou à incandescence, ou des tubes fluorescents ou des lampes à décharge et une vitre de protection frontale, ils forment une zone lumineuse de largeur typique de l'ordre de un à plusieurs mètres, cela sur une longueur allant de un à plusieurs mètres. Néanmoins, les appareils munis de lampes à incandescence ou à décharge existants sont relativement lourds, peu performants ou ne fournissent pas un éclairement avec un bon degré d'uniformité dans la zone cible à éclairer. De plus, du fait de la nature même des sources lumineuses utilisées, ces appareils d'éclairage connus émettent beaucoup de chaleur et nécessitent des interventions fréquentes pour changer les ampoules (durée de vie limitée de quelques dizaines d'heures à 2 000 heures maximum). On connaît d'autre part des dispositifs d'éclairage à diodes électroluminescentes (généralement désignées par DEL ou LED). De telles diodes présentent une grande durée de vie, présentent une faible consommation et ne produisent pas une chaleur excessive. This is particularly the case, as an illustrative example, in the field of architectural lighting or lighting works of art. The devices of the aforementioned type, which are currently marketed, generally comprise halogen or incandescent bulbs, or fluorescent tubes or discharge lamps and a front protective glass, as a light source. typical width of the order of one to several meters, that over a length ranging from one to several meters. Nevertheless, devices with existing incandescent or discharge lamps are relatively heavy, inefficient or do not provide illumination with a good degree of uniformity in the target area to be illuminated. In addition, because of the nature of the light sources used, these known lighting devices emit a lot of heat and require frequent interventions to change bulbs (limited life of a few tens of hours to 2,000 hours maximum) . Light-emitting diode lighting devices (generally designated by LED or LED) are also known. Such diodes have a long life, have low consumption and do not produce excessive heat.
Généralement les DELs disposent d'un élément transparent bombé, généralement en matériau plastique collé sur la zone émissive. Cet élément transparent peut être de forme hémisphérique et il est alors appelé dôme. Dans d'autres cas, les DELs possèdent une surface émissive recouverte d'une surface de protection plane transparente. Generally LEDs have a curved transparent element, usually plastic material stuck on the emissive zone. This transparent element may be hemispherical in shape and is then called a dome. In other cases, the LEDs have an emitting surface covered with a transparent planar protective surface.
Il existe en particulier, depuis peu, des DEL blanches, ou de couleur, de plus en plus performantes et puissantes, en termes de luminosité, qui peuvent se substituer aux lampes à incandescence ou halogènes. Il est toutefois nécessaire d'associer à ces DEL des dispositifs ou systèmes permettant de récupérer le flux lumineux émis par elles et de l'amener au niveau de la surface à éclairer. Ces dispositifs sont d'autant plus intéressants que les trois critères suivants sont au mieux vérifiés : - le flux récupéré est le plus grand possible (meilleur rendement), 10 - l'éclairement est uniforme, - la zone éclairée est adaptée à l'objet que l'on veut éclairer. Les dispositifs existants permettant une collecte maximale de lumière du flux de la DEL sont des composants optiques que l'on dispose contre la DEL et dénommés collimateurs. 15 Toutefois, ils sont très mauvais en termes d'uniformité et de concentration de la lumière. L'association d'un grand nombre de collimateurs sur une même ligne ne permet pas un éclairage efficace et uniforme sur une zone de grande surface. La présente invention s'intéresse plus particulièrement aux DEL ayant 20 une indicatrice d'émission sensiblement Lambertienne. Pour une émission parfaitement Lambertienne, l'indicatrice de rayonnement s'exprime par la variation I(0) suivante : I = Io*cos(0), où lo est l'intensité lumineuse en candelas ou en watts par stéradian dans la direction de l'axe d'émission du faisceau optique de la 25 DEL et I est l'intensité lumineuse dans une direction faisant un angle e avec l'axe. Certaines DEL disponibles dans le commerce, comme par exemple celle connues sous la désignation Luxeon K2® ou Luxeon Rebel®, ont, par construction, une indicatrice dont les variations sont très semblables à la 30 formule ci-dessus. Ce rayonnement couvre tout le demi-espace en avant de la LED soit un angle solide total 0 = 2rr stéradians (6,28 stéradians). Si les dispositifs d'éclairage direct d'une surface disposée en face des diodes électroluminescentes sont déjà relativement complexes lorsque l'on désire un éclairage uniforme de la surface du fait de la mise en oeuvre de 35 dispositifs optiques spécifiques (on peut voir par exemple la demande FR08/58627 déposée le 16 décembre 2008 dans laquelle une lentille boule et une lentille à échelons de Fresnel sont notamment mises en oeuvre), le cas de l'éclairage indirect des surfaces est encore bien plus complexe car il est alors nécessaire de mettre en oeuvre des moyens réflecteurs de type miroir. Or l'éclairage indirect est très souvent utilisé notamment lorsque l'on recherche une discrétion et/ou compacité du système d'éclairage comme par exemple pour l'éclairage de tableaux artistiques ou informatifs. En effet, pour projeter le rayonnement des diodes électroluminescentes sur l'objet que l'on veut éclairer, par exemple sur un écran éloigné typiquement de quelques centimètres à quelques dizaines de centimètres, il est nécessaire de prévoir un dispositif optique composé d'une ou plusieurs lentilles et/ou un miroir ou plusieurs miroirs ou dispositifs réfléchissants. D'une manière générale, les dispositifs à lentilles ont l'avantage de former une image très nette de la surface émissive de la DEL ce qui est très intéressant pour obtenir un éclairage uniforme, délimité et localisé sur la zone utile. De plus, pour obtenir une zone lumineuse uniforme avec une série de DELs, les DELs sont alignées sur un support longitudinal parallèlement à une direction appelée axe du dispositif, elles sont séparées l'une de l'autre par une distance appelée pas, puis un miroir cylindrique dont les lignes directrices sont parallèles à l'axe permet alors la formation sur l'objet de la zone lumineuse par focalisation. Classiquement, la ligne de DELs est disposée sur un radiateur principalement en aluminium qui permet un refroidissement correct des DELs. In particular, there are recently, white LEDs, or color, increasingly powerful and powerful in terms of brightness, which can be substituted for incandescent or halogen lamps. It is however necessary to associate with these LED devices or systems to recover the luminous flux emitted by them and bring it to the surface to be illuminated. These devices are all the more interesting that the following three criteria are at best verified: - the recovered flux is the largest possible (better efficiency), 10 - the illumination is uniform, - the illuminated area is adapted to the object that we want to enlighten. Existing devices for maximum light collection from the LED stream are optical components that are available against the LED and referred to as collimators. However, they are very bad in terms of uniformity and concentration of light. The combination of a large number of collimators on the same line does not allow efficient and uniform lighting over a large area. The present invention is more particularly concerned with LEDs having a substantially Lambertian emission indicator. For a perfectly Lambertian emission, the radiation indicator is expressed by the following variation I (0): I = Io * cos (0), where lo is the luminous intensity in candelas or watts per steradian in the direction of the optical beam emission axis of the LED and I is the light intensity in a direction at an angle e with the axis. Some commercially available LEDs, such as those known as Luxeon K2® or Luxeon Rebel®, have, by construction, an indicator whose variations are very similar to the formula above. This radiation covers the entire half-space in front of the LED, ie a total solid angle 0 = 2rr steradians (6.28 steradians). If the direct lighting devices of a surface disposed opposite the light-emitting diodes are already relatively complex when it is desired to uniform illumination of the surface due to the implementation of specific optical devices (it can be seen for example the application FR08 / 58627 filed on December 16, 2008 in which a ball lens and a Fresnel step lens are in particular implemented), the case of the indirect lighting of surfaces is even more complex because it is then necessary to put mirror reflector means. However indirect lighting is very often used especially when one seeks a discretion and / or compactness of the lighting system as for example for the lighting of artistic or informative paintings. Indeed, to project the light emitting diode radiation on the object that we want to illuminate, for example on a remote screen typically from a few centimeters to a few tens of centimeters, it is necessary to provide an optical device consisting of one or several lenses and / or a mirror or several mirrors or reflecting devices. In general, the lens devices have the advantage of forming a very clear image of the emitting surface of the LED which is very interesting to obtain a uniform illumination, delimited and located on the useful area. In addition, to obtain a uniform light zone with a series of LEDs, the LEDs are aligned on a longitudinal support parallel to a direction called the axis of the device, they are separated from each other by a distance called step, then a cylindrical mirror whose guidelines are parallel to the axis then allows the formation on the object of the light zone by focusing. Conventionally, the line of LEDs is arranged on a radiator mainly made of aluminum which allows a correct cooling of the LEDs.
Pour caractériser la qualité de l'éclairement on peut considérer un paramètre de rendement du système optique qui est le rapport entre le flux total émis par les DELs et le flux total qui permet l'éclairement de la bande lumineuse. Ce rendement est une donnée très importante du système car il permet soit d'augmenter l'éclairement pour un pas donné, soit d'augmenter le pas avec un éclairement identique. L'augmentation du pas permet de disposer de moins de DELs par mètre et permet de réduire les problèmes de refroidissement. Dans le cas d'un éclairage indirect, on sait que l'utilisation d'un seul miroir autorise un rendement de l'ordre de 40%, ce qui est relativement faible 35 et il est donc primordial d'augmenter ce rendement. To characterize the quality of illumination we can consider a performance parameter of the optical system which is the ratio between the total flux emitted by the LEDs and the total flux that allows the illumination of the light band. This performance is a very important data of the system because it allows either to increase the illumination for a given step, or to increase the pitch with identical illumination. Increasing the pitch provides fewer LEDs per meter and reduces cooling problems. In the case of indirect lighting, it is known that the use of a single mirror allows a yield of the order of 40%, which is relatively low and it is therefore essential to increase this efficiency.
A cet effet, la présente invention a pour objet un dispositif d'éclairage indirect à diodes électroluminescentes, comprenant un ensemble de diodes électroluminescentes ou DELs, alignées le long d'un axe d'alignement, les DELs étant associées à un système optique apte à récupérer le flux lumineux émis par lesdites DELs et à produire à distance, sur une surface, une zone lumineuse éclairée, ledit dispositif étant disposé latéralement par rapport à la surface à éclairer. Selon l'invention, le système optique comprend, d'une part, sur chaque DEL une lentille qui est une boule tronquée en matériau transparent, la DEL et la lentille boule étant assemblées de manière à ce que pour une lentille boule de rayon de courbure R et d'indice n, le centre de la zone émissive de la DEL soit à une distance du sommet de ladite lentille boule égale à R+R/n pour que la réfraction soit aplanétique, et, d'autre part, un miroir cylindrique renvoyant les rayons lumineux issus des DELs à lentilles boules vers la surface, l'axe principal du miroir cylindrique étant parallèle à l'axe d'alignement des DELs, la valeur du rayon de courbure en chaque point du miroir étant telle que le système composé de l'association de DELs avec leurs lentille boule et le miroir aient une indicatrice donnée par la loi mathématique I = 1 cos(9)3 où / est l'intensité lumineuse dans la direction d'émission du faisceau optique du système, cette direction faisant un angle 9 avec l'axe horizontal. Dans divers modes de mise en oeuvre de l'invention, les moyens suivants pouvant être utilisés seuls ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles, sont employés : - le miroir a un rayon de courbure qui varie le long d'un plan perpendiculaire à l'axe d'alignement des DELs et la valeur du rayon de courbure en chaque point du miroir est telle que la zone lumineuse est éclairée sensiblement uniformément en terme d'éclairement, - dans le dispositif, pour une lentille boule de rayon de courbure R et d'indice n, le centre de la zone émissive de la DEL est à une distance du sommet (c'est la distance en ligne droite de la zone émissive au sommet passant par le centre de la lentille boule) de ladite lentille boule égale à R+R/n pour que la réfraction soit aplanétique, - la DEL et la lentille boule sont assemblées ensembles de manière à ce que pour une lentille boule de rayon de courbure R et d'indice n, le centre de la zone émissive de la DEL soit à une distance du sommet de ladite lentille boule égale à R+R/n pour que la réfraction soit aplanétique, - la partie tronquée de la lentille boule est adaptée à la forme de la DEL, - la DEL possède au moins coté émission lumineuse un élément transparent et la lentille boule possède une troncature complémentaire de l'élément transparent de la DEL et dans le cas où la DEL possède un dôme, la lentille boule possède un orifice complémentaire pour loger ledit dôme de la DEL, - dans le cas où la DEL possède une surface émissive recouverte d'une surface de protection plane transparente, la lentille boule comporte une troncature plane, - dans le cas où la DEL possède une surface émissive recouverte d'un dôme, la partie tronquée de la lentille boule comporte un orifice centré sur l'axe de la lentille boule qui a une dimension légèrement supérieure à celle du dôme, - la lentille boule est collée sur la DEL avec une colle transparente, - l'indice optique ne de la colle transparente est comprise en 1,45 et 1,55, - la colle transparente est par exemple la colle Norland Optical Adhesive 68®, - après collage, le centre de la zone émissive est à une distance du sommet de la lentille très proche de R+R/n pour que la réfraction sur la face de sortie de la lentille boule soit aplanétique, - une tolérance de positionnement en tout sens de la zone émissive par 25 rapport à la lentille boule égale à la moitié de la dimension latérale de ladite zone émissive est admise, - le miroir cylindrique a une directrice parallèle à l'axe d'alignement des DELs, - les DELs sont fixées sur un radiateur d'axe parallèle à l'axe d'alignement 30 des DELs, - le miroir cylindrique est dans un matériau choisi parmi l'aluminium, les alliages d'aluminium, une matière plastique, du verre ou leurs associations, - la surface réfléchissante du miroir cylindrique est traitée pour être réfléchissante, 35 - le traitement réfléchissant est un polissage, - le traitement réfléchissant est un dépôt d'une couche réfléchissante, - la/les radiations lumineuses des DELs sont choisies parmi des radiations blanches, des radiations colorées autres que blanches, ou leurs associations au sein de l'ensemble des DELs, - la/les radiations lumineuses sont variables en intensité et/ou longueur d'onde au cours du temps, - les DELs avec leurs lentilles boules et le miroir cylindrique sont dans un boîtier étanche possédant une fenêtre transparente. Ainsi, selon l'invention, la lumière émise par les DELs est réfléchie par un miroir cylindrique qui a une méridienne dont la courbure est variable afin de répartir uniformément la lumière sur la zone éclairée. La loi de variation de la courbure est calculée de façon à uniformiser au mieux l'éclairement en utilisant un lien mathématique entre les logiciels Excel® et Lighttools® permettant une optimisation par pas successifs. A titre d'exemple, un dispositif suivant l'invention, situé à 500 mm de la base d'un mur de 3 mètres de hauteur, permet, d'éclairer ledit mur sur toute sa hauteur avec une uniformité de +/- 10%. L'invention sera mieux comprise, grâce à la description ci-après, qui se rapporte à un mode de réalisation préféré, donné à titre d'exemple non limitatif, et expliqué avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels : La figure 1 est une représentation schématique d'un dispositif d'éclairage selon l'invention comprenant une ligne de cinq DELs avec les lentilles boules associées et un miroir cylindrique, pour des lignes plus longues le même schéma est reproduit autant de fois que nécessaire le long de l'axe d'alignement des DELs, La figure 2 est une vue en coupe, du dispositif dans un plan perpendiculaire à l'axe d'alignement des DELs, il comprend la DEL, la zone émissive, le dôme de la zone émissive qui peut être collé à la lentille boule, la lentille boule, le miroir cylindrique et la zone de concentration des rayons lumineux, La figure 3 est une vue en coupe de la lentille boule tronquée, La figure 4 est une vue en coupe d'une DEL dont la lentille de sortie est quasi plane non collée à la lentille boule, cette dernière tronquée par un plan poli et qui est disposé très près de la zone émissive de la DEL sans être collée, La figure 5 est une vue d'ensemble du dispositif d'éclairage disposé dans un boîtier étanche et de la surface éclairée, La figure 6 montre un exemple de la méridienne à courbure variable de la surface réfléchissante du miroir et la propagation des rayons lumineux, et La figure 7 est une vue d'ensemble du dispositif d'éclairage et de la surface éclairée. Comme le montre la figure 1 des dessins annexés, le dispositif d'éclairage 1 comprend plusieurs DELs 2 associées à un système optique complexe qui comprend des lentilles boule 3 collées aux DELs et un miroir cylindrique 4 dont la courbure est différente selon le point considéré le long dudit miroir dans la direction perpendiculaire à l'axe d'alignement des DEL et donc dans la direction de la surface à éclairer. Selon l'invention, la lentille boule 3, de rayon de courbure R, fabriquée dans un matériau d'indice n, est tronquée en sa partie inférieure suivant un plat 5 disposé de telle manière qu'il positionne la surface émissive de la DEL 6 à une distance du sommet 8 de la lentille boule approximativement égale à R+R/n de façon à ce que les réfractions des rayons lumineux 7 subissent une réfraction de type aplanétique. Le miroir cylindrique 4 est disposé et configuré de façon à éclairer uniformément la zone à éclairer 9. Le miroir est réalisé dans un matériau qui a un revêtement réfléchissant. Ce miroir peut avoir une forme plutôt concave ou plutôt convexe, le rayon de courbure local dans un plan perpendiculaire à l'axe d'alignement des LEDs étant variable et adapté à la configuration de l'éclairage à réaliser. Cette courbure locale dépend notamment de la distance et de la dimension de la zone à éclairer. Sur la figure 6 on visualise la méridienne à courbure variable de la surface réfléchissante du miroir ainsi que la propagation des rayons lumineux. Le tableau suivant donne la variation du rayon de courbure R de la méridienne représentée figure 6 en fonction de l'ordonnée Y. Le rayon de courbure correspond à l'inverse de la courbure. Y R 0 61.3 5 49.2 10 56.1 15 66.3 73.4 25 76.6 30 73.6 35 63.0 40 48.8 45 33.9 50 20.0 55 12.1 Le rayon de courbure local du miroir est calculé à partir des lois de l'optique géométrique et la déviation à appliquer à la lumière pour que le système composé de l'association de DELs avec leurs lentilles boules et le miroir ait une indicatrice donnée par la loi mathématique I = 1 cos(9)3 où I est l'intensité lumineuse en candelas dans la direction d'émission du faisceau optique du système, cette direction faisant un angle 9 avec l'axe horizontal comme cela est représenté Figure 7. Etant donné que l'on considère que par construction (les DELs sont relativement proches les unes des autres) l'uniformité de l'éclairage est obtenu dans une direction parallèle à celle de l'axe d'alignement des DELs, le calcul ne concerne en fait que la courbure du miroir dans une direction perpendiculaire à l'axe d'alignement des DELs. Les rayons de courbure le long de l'axe principal du miroir (axe qui est parallèle à l'axe d'alignement des DELs) sont identiques pour un même niveau le long d'un axe perpendiculaire à l'axe d'alignement des DELs. On rappelle en effet que l'axe principal du miroir est parallèle à l'axe d'alignement des DELs. Afin d'évacuer la chaleur dégagée, les DELs sont préférentiellement fixées sur un radiateur 11 parallèle à l'axe d'alignement des DELs. For this purpose, the subject of the present invention is an indirect light-emitting diode lighting device, comprising a set of light-emitting diodes or LEDs, aligned along an alignment axis, the LEDs being associated with an optical system able to recovering the luminous flux emitted by said LEDs and producing remotely, on a surface, an illuminated light zone, said device being disposed laterally with respect to the surface to be illuminated. According to the invention, the optical system comprises, on the one hand, on each LED a lens which is a truncated ball made of transparent material, the LED and the ball lens being assembled so that for a ball lens of radius of curvature R and of index n, the center of the emitting zone of the LED is at a distance from the top of said ball lens equal to R + R / n so that the refraction is aplanatic, and, secondly, a cylindrical mirror returning the light rays from the ball lens LEDs to the surface, the main axis of the cylindrical mirror being parallel to the alignment axis of the LEDs, the value of the radius of curvature at each point of the mirror being such that the composite system of the association of LEDs with their ball lens and the mirror have an indicator given by the mathematical law I = 1 cos (9) 3 where / is the luminous intensity in the direction of emission of the optical beam of the system, this direction making an angle 9 a with the horizontal axis. In various embodiments of the invention, the following means can be used alone or in any technically possible combination, are employed: the mirror has a radius of curvature that varies along a plane perpendicular to the LED alignment axis and the value of the radius of curvature at each point of the mirror is such that the light zone is illuminated substantially uniformly in terms of illumination, - in the device, for a ball lens of radius of curvature R and d n index, the center of the emissive zone of the LED is at a distance from the vertex (this is the distance in a straight line from the emissive zone to the apex passing through the center of the ball lens) of said ball lens equal to R + R / n for the refraction to be aplanatic, - the LED and the ball lens are assembled together so that for a ball lens with radius of curvature R and index n, the center of the emitting zone of the LED at a distance of apex of said ball lens equal to R + R / n for the refraction to be aplanatic, - the truncated portion of the ball lens is adapted to the shape of the LED, - the LED has at least one light emission side a transparent element and the ball lens has a complementary truncation of the transparent element of the LED and in the case where the LED has a dome, the ball lens has a complementary hole for accommodating said dome of the LED, - in the case where the LED has a surface emissive covered with a transparent planar protective surface, the ball lens has a flat truncation, - in the case where the LED has a emissive surface covered with a dome, the truncated portion of the ball lens has an orifice centered on the axis of the ball lens which has a dimension slightly greater than that of the dome, - the ball lens is glued on the LED with a transparent glue, - the optical index does not glue transpa rent is included in 1.45 and 1.55, - the transparent glue is for example Norland Optical Adhesive 68® adhesive, - after bonding, the center of the emissive zone is at a distance from the top of the lens very close to R + R / n so that the refraction on the exit face of the ball lens is aplanatic, - a positioning tolerance in all directions of the emissive zone with respect to the ball lens equal to half of the lateral dimension of said zone emissive is admitted, - the cylindrical mirror has a director parallel to the axis of alignment of the LEDs, - the LEDs are fixed on an axis radiator parallel to the alignment axis 30 of the LEDs, - the cylindrical mirror is in a material selected from aluminum, aluminum alloys, a plastics material, glass or combinations thereof, - the reflective surface of the cylindrical mirror is treated to be reflective, - the reflective treatment is a polishing, - the treatment reflective is a deposit of a reflective layer, - the light radiation of the LEDs are selected from white radiations, colored radiations other than white, or their associations within the set of LEDs, - the light radiation are variable in intensity and / or wavelength over time, - the LEDs with their ball lenses and the cylindrical mirror are in a sealed housing having a transparent window. Thus, according to the invention, the light emitted by the LEDs is reflected by a cylindrical mirror which has a meridian whose curvature is variable in order to evenly distribute the light on the illuminated area. The law of variation of the curvature is calculated so as to make the illumination more uniform by using a mathematical link between the Excel® and Lighttools® software allowing optimization in successive steps. For example, a device according to the invention, located 500 mm from the base of a wall 3 meters high, allows to illuminate said wall over its entire height with a uniformity of +/- 10% . The invention will be better understood, thanks to the following description, which relates to a preferred embodiment, given by way of non-limiting example, and explained with reference to the attached schematic drawings, in which: FIG. a schematic representation of a lighting device according to the invention comprising a line of five LEDs with the associated ball lenses and a cylindrical mirror, for longer lines the same pattern is reproduced as many times as necessary along the line. LED alignment axis, Figure 2 is a sectional view of the device in a plane perpendicular to the alignment axis of the LEDs, it includes the LED, the emitting area, the dome of the emitting area which can be glued to the ball lens, the ball lens, the cylindrical mirror and the light ray concentration zone, FIG. 3 is a sectional view of the truncated ball lens, FIG. 4 is a sectional view of an LED whose l The exit wafer is substantially flat and not glued to the ball lens, the latter truncated by a polished plane and which is arranged very close to the emissive zone of the LED without being glued. FIG. 5 is an overall view of the device. FIG. 6 shows an example of the variable-curvature meridian of the reflecting surface of the mirror and the propagation of the light rays, and FIG. 7 is an overall view of the light-emitting device. lighting and illuminated surface. As shown in Figure 1 of the accompanying drawings, the lighting device 1 comprises a plurality of LEDs 2 associated with a complex optical system which comprises ball lenses 3 glued to LEDs and a cylindrical mirror 4 whose curvature is different depending on the point considered the along said mirror in the direction perpendicular to the alignment axis of the LEDs and thus in the direction of the surface to be illuminated. According to the invention, the ball lens 3, of radius of curvature R, made of a material of index n, is truncated at its lower part along a plate 5 arranged in such a way that it positions the emitting surface of the LED 6 at a distance from the apex 8 of the ball lens approximately equal to R + R / n so that the refractions of the light rays 7 undergo an aplanetic refraction. The cylindrical mirror 4 is arranged and configured to uniformly illuminate the area to be illuminated 9. The mirror is made of a material that has a reflective coating. This mirror may have a rather concave or rather convex shape, the local radius of curvature in a plane perpendicular to the alignment axis of the LEDs being variable and adapted to the configuration of the lighting to be produced. This local curvature depends in particular on the distance and the size of the area to be illuminated. Figure 6 shows the variable curvature meridian of the reflecting surface of the mirror and the propagation of light rays. The following table gives the variation of the radius of curvature R of the meridian represented in FIG. 6 as a function of the ordinate Y. The radius of curvature corresponds to the inverse of the curvature. YR 0 61.3 5 49.2 10 56.1 15 66.3 73.4 25 76.6 30 73.6 35 63.0 40 48.8 45 33.9 50 20.0 55 12.1 The local radius of curvature of the mirror is calculated from the laws of geometrical optics and the deviation to be applied to the light so that the system consisting of the association of LEDs with their ball lenses and the mirror has an indicator given by the mathematical law I = 1 cos (9) 3 where I is the luminous intensity in candelas in the direction of emission of the optical beam of the system, this direction making an angle 9 with the horizontal axis as shown in FIG. 7. Since it is considered that by construction (the LEDs are relatively close to each other) the uniformity of the The illumination is obtained in a direction parallel to that of the LED alignment axis, the calculation only concerns the curvature of the mirror in a direction perpendicular to the alignment axis of the LEDs. The radii of curvature along the main axis of the mirror (which axis is parallel to the LED alignment axis) are identical for the same level along an axis perpendicular to the alignment axis of the LEDs . It is recalled that the main axis of the mirror is parallel to the alignment axis of the LEDs. In order to evacuate the heat released, the LEDs are preferably fixed on a radiator 11 parallel to the alignment axis of the LEDs.
Dans l'exemple représenté Figure 5, le dispositif d'éclairage 1 est disposé dans un boîtier étanche 10 muni d'une fenêtre transparente 13 et peut ainsi éclairer une surface telle qu'un mur extérieur ou intérieur 9 à partir de la base du mur. Ainsi, le principe de base de l'invention consiste à interposer entre la DEL 2 et le miroir 4 un composant optique 3 d'indice n en verre ou en matériau plastique transparent, notamment à base de polycarbonate ou d'acrylique, qui permette une amélioration du rendement.In the example shown in FIG. 5, the lighting device 1 is disposed in a sealed housing 10 provided with a transparent window 13 and can thus illuminate a surface such as an exterior or interior wall 9 from the base of the wall. . Thus, the basic principle of the invention consists in interposing between the LED 2 and the mirror 4 an optical component 3 of index n made of glass or of transparent plastic material, in particular based on polycarbonate or acrylic, which allows a improved performance.
8 Ce composant optique 3 est préférentiellement une lentille boule, de rayon de courbure R, tronquée à sa base par un plan 5 est disposant d'un orifice 12 au centre de la zone plane, l'ensemble étant réalisé de façon à ce que la DEL et son élément transparent de protection ou dôme puisse s'insérer dans l'orifice 12 et de façon à ce que la surface émissive de la DEL soit à la distance R+R/n du sommet 8 de la lentille boule. Par exemple non limitatif pour une lentille boule de rayon de courbure 5 mm réalisée dans un plastique transparent tel le PMMA, la distance de la surface émissive de la DEL au sommet de la lentille boule doit être approximativement égale à 8,4 mm. Une incertitude de plus ou mois 0,5 mm est tolérable. Le collage de la DEL sur la lentille boule cumule deux avantages. Il permet une fixation solide de la lentille boule sur la DEL et évite ainsi une monture mécanique compliquée pour maintenir la lentille boule. En outre il évite les réflexions parasites sur la face de sortie du dôme de la DEL et de la face d'entrée des rayons lumineux dans la lentille boule, améliorant ainsi le rendement lumineux. On comprend bien que l'invention peut être déclinée selon de nombreuses autres possibilités sans pour autant sortir du cadre défini par la description et les revendications. Ainsi, si sur les Figures, l'axe principal d'émission lumineuse de chaque DEL est sensiblement perpendiculaire à la surface à éclairer, dans des variantes, cet axe peut être plus ou moins incliné et on en tient compte dans la position et forme du miroir. Par exemple, dans le cas de l'utilisation d'un miroir métallique, notamment en aluminium ou alliage d'aluminium, celui-ci peut également jouer le rôle de radiateur des DELs éventuellement en plus d'un radiateur de DELs. A cette fin, le bord du miroir opposé à celui du côté de la surface à éclairer se prolonge par un élément qui après une courbure vient se plaquer contre les DELS ou leur circuit imprimé pour évacuer la chaleur qu'elles produisent. De préférence, ce miroir métallique à fonction de radiateur est monobloc. Une telle disposition permet d'obtenir une solidarisation entre les DELs et le miroir et d'obtenir une relation dimensionnelle entre ces deux éléments (les DELs et le miroir) plus stable et précise. This optical component 3 is preferably a ball lens, of radius of curvature R, truncated at its base by a plane 5 is provided with an orifice 12 in the center of the plane zone, the assembly being made so that the LED and its transparent protective element or dome can be inserted in the orifice 12 and so that the emitting surface of the LED is at the distance R + R / n of the vertex 8 of the ball lens. For example non-limiting for a ball lens 5 mm radius of curvature made of a transparent plastic such as PMMA, the distance from the emitting surface of the LED at the top of the ball lens should be approximately equal to 8.4 mm. One more uncertainty or 0.5 mm is tolerable. The bonding of the LED on the ball lens has two advantages. It allows a solid attachment of the ball lens on the LED and thus avoids a complicated mechanical mount to maintain the ball lens. In addition, it avoids spurious reflections on the output face of the LED dome and the input side of the light rays in the ball lens, thereby improving light output. It is well understood that the invention can be declined according to many other possibilities without departing from the scope defined by the description and the claims. Thus, if in the Figures, the main axis of light emission of each LED is substantially perpendicular to the surface to be illuminated, in variants, this axis can be more or less inclined and is taken into account in the position and shape of the mirror. For example, in the case of the use of a metal mirror, in particular aluminum or aluminum alloy, it can also play the role of radiator LEDs possibly in addition to a LED radiator. To this end, the edge of the mirror opposite that of the side of the surface to be illuminated is extended by an element which after a curvature is pressed against the LEDs or their printed circuit to remove the heat they produce. Preferably, this metal mirror radiator function is monobloc. Such an arrangement makes it possible to obtain a connection between the LEDs and the mirror and to obtain a dimensional relationship between these two elements (the LEDs and the mirror) that is more stable and precise.