WO2007119019A1 - Panneau lumineux - Google Patents

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WO2007119019A1
WO2007119019A1 PCT/FR2007/051087 FR2007051087W WO2007119019A1 WO 2007119019 A1 WO2007119019 A1 WO 2007119019A1 FR 2007051087 W FR2007051087 W FR 2007051087W WO 2007119019 A1 WO2007119019 A1 WO 2007119019A1
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light
panel
zone
light source
substrate
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PCT/FR2007/051087
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Inventor
Svetoslav Tchakarov
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Saint-Gobain Glass France
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Publication date
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Definitions

  • the invention relates to the field of lighting and more particularly to a light panel.
  • An already known light panel comprises a transparent flat substrate, glass or plastic, provided on one of its main faces with an OLED (Organic Light Emitting Diodes) type electroluminescent device. This panel emits uniform light through the face opposite to the carrier face of the OLED device.
  • OLED Organic Light Emitting Diodes
  • the invention proposes to widen the range of available light panels, by improving optical performance and / or by integrating new optical functionalities.
  • the subject of the invention is a luminous panel comprising: a transparent planar substrate having a wafer, two main faces and a given thickness, at least one direct light zone by means of a light source associated with the light; one of the main faces, a source of visible and / or ultraviolet radiation, said radiation being guided by total reflections in the thickness of the substrate, - at least one guided radiation extraction zone, said extraction zone being associated with one of the main faces to form another light area distinct from the direct light area. and on the side of the main face associated with the extraction zone, the direct light zone has a luminance lower than the luminance of the other light zone.
  • the light panel according to the invention therefore provides geographically (substantially) distinct light zones (limited areas of overlap being possible however) and of distinct or essentially distinct origin.
  • the light source produces radiation (s) in the visible.
  • the light In the (essentially) direct light zone, the light is (essentially) derived from this light source, exits directly by refraction of the associated face and / or passes through the substrate and exits through the other side, also by refraction.
  • the light comes (mainly) from one or guided radiations extracted in the visible and / or ultraviolet (called UV).
  • the substrate serves in particular as a light guide and / or UV.
  • the extraction zone in all or at least the major part of the extraction zone, is naturally not opposite the light source.
  • the extraction zone may be substantially on the same side of the substrate as the light source, for example on the same plane as the light source, especially adjacent, adjacent to the light source.
  • the extraction zone can also be on the other side of the substrate.
  • the panel may include a plurality of extraction zones to form a plurality of light areas.
  • the extraction zone or zones may be continuous or discontinuous.
  • the (essentially) distinct and geographically (essentially) distinct light zones allow the optical characteristics of the light panel to be adjusted as needed. This also makes it possible to obtain light areas of different colors and / or different geometries and / or having different optical functions. These two types of zones can be illuminated simultaneously or not, be controlled independently or not.
  • the extraction zone (s) can be used for example to reinforce the illumination provided by the direct light zone, in particular for an architectural type of lighting, or to signal the luminous panel.
  • the light panel according to the invention can be used both outside and inside and the transparent substrate can be of any size, for example of the order of m 2 .
  • Direct light can be uniform.
  • one or more surface sources can be chosen. It is also possible to choose a set of quasi-point sources, these sources lighting up for example intermittently, for decorative lighting in particular.
  • the light panel according to the invention also uses guided radiation to create light.
  • the luminous panel according to the invention may have, for example, an overall average luminance equal to the luminance of the luminous panel uniform already known while having, in the area of direct light, a lower luminance than the already known panel. In this way, the power consumption is reduced by the addition of the light by extraction: the luminous efficiency is thus increased.
  • the light panel according to the invention may also have a global luminance greater than the luminance of the already known panel, this without over-consumption.
  • the light panel according to the invention provides illumination which is not uniform, that is to say which is not distributed uniformly on one of the main faces or on the two main faces.
  • the light panel according to the invention is differentially illuminated, particularly as a function of the type of light areas, for example producing both architectural and decorative lighting, or architectural and signaling lighting, or architectural lighting and display - for example. example of the type drawing, logo, alphanumeric signage - especially for signs, emergency exits.
  • the direct light area may be contiguous with the extraction zone.
  • the light can be both directly derived from the light source and be derived from the extracted guided radiation, for example backscattered into the substrate.
  • One or the main faces may further comprise one or more non-luminous areas (dark) continuous or discontinuous.
  • the two main faces may each have a direct light region, their luminances L1 and L2 may be substantially identical or voluntarily distinct, for example with a difference greater than 10%, or even 30%.
  • L1 (on the opposite side of the source of the light) is chosen at least twice as much as L2, or even three times higher than L2 (on the side of the light source).
  • L1 may be less than or equal to 1200 cd / m 2 , for example 1000 cd / m 2 and L2 may be less than or equal to 500 cd / m 2 , for example 300 cd / m 2 .
  • the direct light zone occupies an area equal to at least 50% of the surface of the substrate, even more preferably 80%, and in particular central.
  • the area of direct light can be continuous.
  • the direct light zone may also be discontinuous for example in the form of a set of surface luminous zones of given geometry (rectangle and / or square and / or round ...) possibly evenly spaced and with a total area equal to at least 50 % or 80% of the substrate surface.
  • the extraction zone or zones may occupy a (total) surface less than or equal to 30% of the surface of the substrate, even more preferably less than or equal to 10%.
  • the extraction zone or zones are preferably in the form of band (s) of light, in particular uniform (s), and preferably arranged (s) on the periphery of one of the faces. These strips can for example form a very bright frame.
  • the luminance L3 can easily be greater than or equal to 1500 cd / m 2 , for example of the order of 3000 cd / m 2 .
  • the panel is semi-reflective or reflective.
  • the panel may preferably form a mirror in the direct light zone, for example by means of a mirror attached to one of the faces of the substrate (metal foil, stainless steel plate for example) or of a metal layer, in particular in silver, on one of the faces of the substrate.
  • the mirror may preferably be disposed on the face associated with the light source.
  • the mirror may be in particular the rear of this source, that is to say, be further away from the substrate than from the source. In this configuration, the guided radiation is not lost by absorption in the mirror and a luminance can be obtained in the particularly high extraction zone.
  • the electrode furthest from the substrate may form the mirror.
  • the mirror may be disposed on the face opposite to the light source, if it is desired to favor lighting on one side in the direct light area.
  • direct light produced by the light source in the direction of the substrate is reflected by the mirror and then leaves in this area.
  • the direct light coming out of a single face allows for example to increase the direct light in a room.
  • the panel is for example a slab or a ceiling lamp or a light mirror.
  • the panel can also form a mirror when the source is lit, at least on the side of the face with this mirror.
  • the panel in the zone of direct light, when the light source is off, the panel is transparent or globally transparent, in particular light transmission T L possibly global greater than 20%, preferably greater or equal to 50%, even more preferably greater than or equal to 70%, and of light reflection R L less than or equal to 50%, preferably less than or equal to 30%.
  • the panel is said to be generally transparent in the direct light zone if it comprises a material that is capable of absorbing or reflecting a substantial fraction of the visible light (for example being part of the light source), this material however being distributed in this area so that visible light is sufficiently transmitted.
  • this material forms a mesh.
  • T L global
  • T L global
  • the light source may be preferably surface, in particular an organic or inorganic light-emitting layer device.
  • This lit surface source may further be able to maintain privacy at least at night or in a relatively dark environment.
  • the light source may be monochromatic, especially blue and / or green and / or red, or be adapted to produce white light.
  • the light source can be chosen from at least one of the following sources: a plurality of light-emitting diodes, a photoluminescent layer excitable in the UV, in particular the near UV (approximately 360 to 400 nm) or in the visible, of preferably associated with an electroluminescent device (LED diodes, electroluminescent layer device, etc.) producing the exciter (primary) radiation, the photoluminescent layer preferably being substantially transparent, an organic or inorganic light-emitting layer device, in particular of the OLED type, PLED type , a TFEL or a TDEL device.
  • a plurality of light-emitting diodes a photoluminescent layer excitable in the UV, in particular the near UV (approximately 360 to 400 nm) or in the visible, of preferably associated with an electroluminescent device (LED diodes, electroluminescent layer device, etc.) producing the exciter (primary) radiation
  • the photoluminescent layer
  • the diode-type light source can be encapsulated, that is to say it comprises a semiconductor chip and an envelope, for example an epoxy or PMMA type resin, encapsulating the chip.
  • the functions of this envelope can be multiple: protection of oxidation and humidity, diffusing element or collimation, wavelength conversion ...
  • the diode may for example be a semiconductor chip without a collimating lens, for example of the order of a hundred microns or mm; and possibly with a minimal encapsulation for example of protection.
  • the diode may be chosen in particular from at least one of the following light-emitting diodes: a diode whose main direction of emission is perpendicular or preferably oblique with respect to the associated main face, to promote guidance, - a diode having two main directions of emission oblique with respect to the emitting surface of the diode, and the associated main face, giving a batwing shape, the two directions being for example centered on angles between 20 and 40 ° and between -20 and -40 ° with half angles at the top of the order of 10 ° to 20 °, a diode having one or two main directions of emission oblique with respect to the emitting surface of the diode, the two directions being centered on angles for example between 60 and 85 ° and between -60 and -85
  • a collimated diode may have a half angle at the summit that can go down to 2 or 3 °.
  • the diode can be "high power” that is to say greater than 0.2 W or brightness greater than 5 lumens. However, it is preferable to avoid bright spots too intense, and choose for example a "batwing" type diode.
  • the light source which is a photoluminescent layer is typically a layer based on phosphor particles in a matrix.
  • the matrix may for example be inorganic and may comprise, for example, a silicon alkoxide polymerization / polycondensation product such as tetraethoxysilane (TEOS), tetramethoxysilane (TMOS), methyltriethoxysilane (MTEOS) and the like.
  • TEOS tetraethoxysilane
  • TMOS tetramethoxysilane
  • MTEOS methyltriethoxysilane
  • These precursors of the matrix offer excellent conditions of compatibility with many phosphor particles.
  • the phosphor particles may advantageously be selected to determine the color of the direct light region in a wide range of colors.
  • Identical phosphor particles or emitting different wavelengths may also be associated in compositions and / or varying concentrations, so as to form signs as written or the like, or for any other purpose including decorative.
  • its extent (its width) is limited, for example the layer is discontinuous in the form of zones with a width of a few tens of mm. Nevertheless, a luminous efficacy is preserved.
  • exchangeable phosphor particles, especially in the near UV include CaS: Eu, Tm 2+ emitting in the red, SrAl 2 O 4 : Eu 2+ emitting in the green, or Y 3 Al 5 O 2 Ce emitting in the yellow.
  • the phosphor particles may have dimensions that are at most equal to 100 nm, preferably 30 nm, even more preferably 10 nm, and all they form with the matrix is transparent.
  • These phosphor particles may be in organic suspension, in particular aqueous or alcoholic suspension.
  • core-shell particles for example based on ZnS for the shell and CdSe for the core.
  • the panel may also include a photoluminescent layer for converting the wavelength of the direct light source.
  • a photoluminescent layer for converting the wavelength of the direct light source.
  • ZnS Cu emitting in yellow-green
  • Y 3 Al 5 Oi 2 Ce emitting in yellow from blue.
  • the light source may be an electroluminescent device with two electrodes, preferably in the form of electroconductive layers.
  • the electrode farthest from the substrate may, however, be a sheet or a metal plate and may also form a mirror (in particular copper, stainless steel, aluminum).
  • the electroconductive layer closest to the substrate is chosen to be transparent, in particular with a light transmission T L greater than or equal to 50%, in particular greater than or equal to at 70%, or even greater than or equal to 80%.
  • This electroconductive layer may be chosen from metal oxides, especially the following materials: doped tin oxide, in particular fluorine SnO 2 : F or antimony SnO 2 : Sb (the precursors that can be used in the case of CVD deposition may be organometallic compounds or tin halides associated with a hydrofluoric acid or trifluoroacetic acid fluorine precursor), doped zinc oxide, especially with aluminum ZnO: Al (the precursors which can be used, in the case of CVD deposition, may be organo-metallic or zinc and aluminum halides) or gallium ZnO: Ga, or else doped indium oxide, in particular with tin ITO (the precursors that can be used in the case of deposition by CVD can be organo-metallic or halide tin and indium), or zinc-doped indium oxide (IZO).
  • doped tin oxide in particular fluorine SnO 2 : F or antimony SnO 2 : Sb
  • any type of transparent electroconductive layer may be used, for example so-called “TCO” (Transparent Conductive Oxide) layers, for example of thickness between 2 and 100 nm. It is also possible to use metal thin films known as “TCC” (for transparent conductive coating in English) for example in Ag, Al, Pd, Cu, Au and typically of thickness between 2 and 50 nm.
  • TCO Transparent Conductive Oxide
  • TCC metal thin films known as “TCC” (for transparent conductive coating in English) for example in Ag, Al, Pd, Cu, Au and typically of thickness between 2 and 50 nm.
  • both electrodes are transparent.
  • the electroconductive layer farthest from the substrate may be opaque, reflective, metallic in particular comprising a layer of Al, Ag, Cu, Pt, Cr, obtained by spraying or evaporation.
  • the device may preferably be provided with at least one barrier layer, in particular with respect to the alkalis, inserted between said selected glass substrate and the electrode closest to the substrate.
  • This layer having alkaline barrier properties may be based on dielectric material, chosen from at least one of the following compounds: silicon nitride or oxynitride, aluminum nitride or oxynitride, silicon oxide or oxycarbide, according to a thickness between 20 and
  • the barrier layer may comprise an alternation of high refractive index layers, between 1.9 and 2.3, and low refractive index layers, between 1.4 and 1.7, in particular according to the Si 3 sequences. IVSiO 2 or Si 3 N 4 ZSiO 2 ZSi 3 N 4 .
  • the light source may be an electroluminescent device with an inorganic or organic electroluminescent layer.
  • TFEL Thin Film Electroluminescent in English.
  • This system generally comprises a so-called phosphor layer and at least one dielectric layer.
  • the dielectric layer may be based on the following materials: Si 3 N 4 , SiO 2 , Al 2 O 3 , AlN, BaTiO 3 , SrTiO 3 , HfO, TiO 2 .
  • the phosphor layer can be composed for example from the following materials: ZnS: Mn, ZnS: TbOF, ZnS: Tb, SrS: Cu, Ag, SrS: Ce or oxides such as Zn 2 SiO 4 : Mn.
  • inorganic electroluminescent stacks are for example described in US6358632.
  • the dielectric layer can be thick (a few microns). This is called TDEL (Thick Dielectric Electroluminescent). Exemplary embodiments of TDEL are given in EP1182909.
  • OLED organic electroluminescent layer
  • OLEDs are generally dissociated into two major families depending on the organic material used. If the organic electroluminescent layers are polymers, they are called PLED (Polymer Light Emitting Diodes). If the electroluminescent layers are small molecules, they are called SM-OLEDs (Small Mollecule Organic Light Emitting Diodes).
  • An example of a PLED consists of a following stack: a 50 nm poly (2,4-ethylene dioxythiophene) doped poly (styrenesulphonate) (PEDOT: PSS) layer, a phenyl poly (p-phenylenevynilene) layer. 50 nm PPV.
  • the upper electrode may be a layer of Ca.
  • an SM-OLED consists of a stack of hole injection layers, a hole transport layer, an emissive layer, an electron transport layer.
  • hole injection layer is copper phthalocyanine (CuPC)
  • the hole transport layer may be, for example, N, N'-
  • the emitting layer may for example be a 4,4 ', 4 "-tri (N-carbazolyl) triphenylamine (TCTA) layer doped with tris (2-phenyipyridine) iridium [Ir (ppy) 3 ].
  • Electron may be composed of aluminum tiis- (8-hydroxyquinoline) (AIq 3 ) or bathophenanthroline (BPhen).
  • the upper electrode may be a Mg / Al or LiF / Al layer.
  • organic electroluminescent stacks are for example described in US6645645.
  • said light source may form, even more preferably constituting the source of said visible chosen guided radiation.
  • This light source may have for example a lambertian type emission diagram.
  • a light panel according to the invention may have a single electrical source of UV radiation and / or visible and, more specifically, said light source which is associated with one of the main faces may be single and preferably electric. Even more preferentially, this visible light source may consist of a light-emitting device, for example a device such as those already described previously (series of LEDs, of the OLED type, etc.).
  • the light panel is both simple in design, powerful and is also inexpensive.
  • the guided radiation source is selected UV, preferably near UV, and is then disposed on the wafer.
  • This UV source can be a simple semiconductor chip.
  • This source may further be disposed in a recessed area of the slice or may be glued on the edge, bevel or convex.
  • a glue with an optical index of refraction intermediate between the index of the guide and that of the external medium or, if appropriate, the lens is chosen.
  • the recessed area may form a groove along the guide, to accommodate a plurality of sources, non-emerging groove or open on at least one side including to facilitate mounting by the side.
  • the bottom of the hole can be plane or be concave, convex, spherical, hyperbolic or aspherical.
  • This source may be in a means for protecting and / or maintaining the source which is inside the recessed area, in particular a U-shaped section, and / or which occupies the majority of the recessed area.
  • This means can be fixed to the coupling section by gluing, latching, bolts, etc.
  • the light source comprises a photoluminescent layer excitable by said UV radiation, preferably the near UV, and preferably substantially transparent.
  • the light source can be directly on one of the main faces, in particular in an obviously provided for this purpose, or on a reported element.
  • the extraction zone (s) can be directly one of the main faces or on an appropriate reported element.
  • the light source is directly on one of the main faces to optimize the injection of light into the substrate.
  • one of the electroconductive layers is directly deposited on the substrate (or the barrier sub-layer). LEDs can be arranged on the face for example in a hole.
  • a photoluminescent layer can be directly deposited on the main face.
  • the extraction zone may be associated with the main face opposite the face with the light source.
  • the light source may be glued or preferably laminated with another plane substrate, preferably transparent such as a glass, using a lamination interlayer, in particular extraclair.
  • the lamination interlayer may be a clear plastic film such as polyvinyl butyral (PVB) or ethylene-vinyl acetate (EVA). It is also possible to use a transparent adhesive resin.
  • PVB polyvinyl butyral
  • EVA ethylene-vinyl acetate
  • the substrate may alternatively form a glass sheet of a multiple glazing unit (composite or glass), in particular double glazing.
  • the light source may preferably be arranged inside the double glazing, with a particularly inert gas blade (argon for example).
  • the extraction is obtained by at least one of the following means arranged in said extraction zone: a diffusing layer, preferably based on mineral particles and preferably with a mineral binder, the diffused substrate, particularly textured or rough, a diffusing element, in particular texture or rough, attached to the substrate, preferably substantially of the same refractive index.
  • the diffusing layer may be based on particles diffusing the visible and optionally luminophor particles excited in the visible, to change color.
  • the particles diffusing in the visible may be of dimensions in particular between 100 nm and 1 ⁇ m, in particular between 300 and
  • 700 nm such as alumina, or phosphor particles themselves; these particles diffusing the visible light are dielectric, semiconductive or conductive.
  • Phosphor particles of dimensions between 30 and 500 nm, in particular of dimensions at least equal to 400 nm are also likely to diffuse visible light, which may render unnecessary the addition of other scattering particles.
  • the diffusing layer may be based on scattering particles and phosphor particles excited by the UV and emitting in the visible.
  • the extraction zone may also comprise a first UV diffusing layer and an outer layer based on emitting phosphors in the visible direction.
  • the diffused rendering substrate which is texture may typically be formed of regular geometric patterns, of dimensions between a few ⁇ m and a few mm, for example prisms, or even microlenses of dimensions between 5 and 10 ⁇ m.
  • a diffused rendering susbtrate that is rough may typically have a roughness of between a few ⁇ m and a few mm.
  • the transparent substrate may be parallelepipedal, with rectangular, square or even any other shape (round, oval, polygonal, etc.) faces. This substrate may be of large size, for example greater than 0.5 or 1 m in area. 2 .
  • the transparent substrate may be any transparent plastic material, such as polycarbonate, polyvinyl butyral, polyolefin, especially polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, polyurethane, acrylic polymer such as poly (methyl methacrylate), ionomer resin, various copolymers.
  • transparent plastic material such as polycarbonate, polyvinyl butyral, polyolefin, especially polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, polyurethane, acrylic polymer such as poly (methyl methacrylate), ionomer resin, various copolymers.
  • the transparent substrate is glass and preferably with at least one microtextured area, sanded, or frosted with acid to form the diffusing extraction zone.
  • At least one edge of the wafer, and preferably all the edges, form with the main face associated with the light source an external angle greater than or equal to 45 ° and less than 90 °, preferably greater than or equal to 80 °, to redirect the radiation over a wider extraction zone.
  • the slice can be thus beveled.
  • At least one of the edges of the wafer, and preferably all edges of the wafer, may be reflective, and preferably include a mirror, to ensure optimal recycling of the guided radiation.
  • the zone facing an extraction zone, situated on the opposite face, can also be reflective to mask this extraction zone and / or to redirect backscattered light.
  • the transparent substrate may be a glass having an absorption coefficient of less than 2.5 m -1 , preferably less than 0.7 m -1 at the wavelength of the guided radiation.
  • silicosodocalcic glasses with less than
  • the thickness of said transparent substrate may be at least 1 mm, preferably at least 5 mm, to reduce the number of internal reflections and thus extract more guided radiation, thereby promoting the distinct light zone.
  • a coating having a given functionality may be a coating with blocking function of infrared wavelength radiation (for example using one or more silver layers surrounded by dielectric layers, or nitride layers such as TiN or ZrN or of metal oxides or of steel or Ni-Cr alloy), with a low emissivity function (for example doped metal oxide such as SnO 2 : F or tin-doped indium oxide (ITO) or one or more layers silver), anti-fog (using a hydrophilic layer), antifouling (photocatalytic coating comprising at least partially crystallized TiO 2 anatase form), or an anti-reflection stack of the type for example If 3 N 4 ZSiO 2 ZSi 3 N 4 ZSiO 2 .
  • a coating with blocking function of infrared wavelength radiation for example using one or more silver layers surrounded by dielectric layers, or nitride layers such as TiN or ZrN or of metal oxides or of steel or Ni-Cr alloy
  • one of the electroconductive layers can be low-emissivity and Zou-function for solar control.
  • the light panel according to the invention can form the choice (alternative or cumulative choice) of a lighting system, decorative, architectural, a billboard - for example of the type drawing, logo, including alphanumeric signaling - a signal element for example a emergency exit sign.
  • the light panel according to the invention can be fitted to any building window or means of locomotion (train window, boat or airplane cabin window, roof, industrial vehicle side window, or even portion rear window or windshield).
  • a glazing, a glass door including sliding, an internal partition between two rooms in a building, including an office, or between two areas / compartments of a means of locomotion land, air or sea, or to equip a showcase or any type of container.
  • the light panel according to the invention may also be intended for street furniture and / or interior furnishings.
  • the illuminated panel may in particular be an illuminating slab, a ceiling lamp, a bus shelter panel, a wall of a display, a jewelery display or a showcase, be a shelf element or a piece of furniture, a front of a piece of furniture, an illuminated shelf of refrigerator, be an aquarium wall, a greenhouse. It can also be an illuminating mirror.
  • the illuminated sign can be used to illuminate a bathroom wall or a kitchen worktop.
  • FIG. 1a and 1b respectively show schematic front and side sectional views of a light panel in a first embodiment of the invention
  • FIG. 2 represents a schematic view in longitudinal section of a light panel in a second embodiment of the invention
  • FIG. 3 represents a schematic view in longitudinal section of a light panel in a third embodiment of the invention.
  • FIGS. 4a and 4b respectively show schematic front and longitudinal sectional views of a light panel in a fourth embodiment of the invention.
  • FIGS. 5a and 5b respectively show schematic front views and longitudinal sectional views of a light panel in a fifth embodiment of the invention. It is specified that for the sake of clarity the various elements of the objects (including angles) represented are not necessarily reproduced on the scale.
  • Figures 1a and 1b respectively show schematic front and side sectional views of a light panel 100 in a first embodiment of the invention.
  • This light panel 100 comprises firstly a flat transparent substrate, preferably a preferably thick glass sheet 1, for example of 4 or 6 mm, and with an absorption coefficient less than or equal to 2.5 m -1 in Visible An extraclear soda-lime glass having an absorption coefficient of less than 0.7 m- 1 in the visible or near-UV is preferably chosen.
  • This glass 1 has first and second parallel main faces 11, 12 and a wafer 13.
  • an organic electroluminescent device for example of OLED type, comprises in this order, on the face 12: optionally an alkali barrier layer, for example a silicon nitride or oxynitride, an aluminum nitride or oxynitride, a silicon oxide or oxycarbide or alternating layers of high refractive index, between 1.9 and 2.3, and layers with a low refractive index, between
  • a first electrode monolayer or multilayer
  • said lower electrode or back bottom electrode in English
  • an organic electroluminescent system, (OLED) typically formed:
  • a second electrode (monolayer or multilayer), called upper or front electrode (top electrode in English).
  • a TFEL-type electroluminescent device comprises, in this order, on the face 12: optionally an alkali barrier layer, for example a silicon nitride or oxynitride, an aluminum nitride or oxynitride, a silicon oxide or oxycarbide, or alternating between high and low refractive index layers, between 1.9 and 2.3, and low refractive index layers, between 1.4 and 1.7, especially according to the Si 3 N 4 / SiO 2 sequences. 2 or
  • an alkali barrier layer for example a silicon nitride or oxynitride, an aluminum nitride or oxynitride, a silicon oxide or oxycarbide, or alternating between high and low refractive index layers, between 1.9 and 2.3, and low refractive index layers, between 1.4 and 1.7, especially according to the Si 3 N 4 / SiO 2 sequences. 2 or
  • a first electrode (monolayer or multilayer), said lower electrode or back (bottom electrode in English); an inorganic electroluminescent system (TFEL) typically formed:
  • a second electrode (monolayer or multilayer), called upper or front electrode (top electrode in English).
  • the device 2 is a surface and direct light source, preferably white, on either side of the glass 1.
  • first direct light zones 31, 32 are defined on either side of the glass 1.
  • the first direct light region 31, on the side opposite the device 2, covers the central part of the first main face 11, on a surface of 80% of the surface of the glass, in other words of the surface of the face 11.
  • the second direct light zone 32 on the side of the device 2, extends over the entire second main face 12.
  • the characteristics of the device 2 are adapted so that the luminance L1 of the first direct light region 31 is preferably greater than the luminance L2 of the second direct light region 32 (as symbolized by the thick arrows F1 and thin F2).
  • the device is therefore main emission by the rear electrode.
  • Ll equal to about 1000 cd / m 2 and L2 equal to about 500 cd / m 2 for visual comfort.
  • a back electrode for example light transmission ITO of about 85%
  • a front metal electrode for example a front metal electrode
  • a semi-reflective metal layer for example a layer of silver with a thickness between 10 and 20 nm.
  • the light panel 100 is transparent with a light transmission T L of the order of 65% and a light reflection R L of the order of 15%.
  • a thin metal layer for example a silver layer with a thickness of less than 10 nm.
  • L2 can be increased and L1 can be reduced by varying the thicknesses and / or the indices of the dielectric layer.
  • the device 2 is also a radiation source guided in the thickness of the glass 1, by total reflections.
  • the guided radiation is extracted from the edges of the first face 11 by means of a diffusing layer 41 for example based on mineral diffusing particles dispersed in a mineral binder.
  • a light zone 33 forming a peripheral light frame is thus defined as shown in FIG. 1a, for example with a width equal to 5% of the width of the glass 1.
  • the diffusing layer 41 only forms lateral strips or longitudinal strips. peripheral devices.
  • each edge forming the wafer 13 forms with the second main face 12 associated with the light source 2 an external angle ⁇ greater than 80 ° and comprises a mirror 14, for example a metallic silver layer or copper.
  • the luminance L3 is for example of the order of 3000 cd / m 2 .
  • the panel 100 may be intended for the building, be an illuminating window, a door, a greenhouse wall or a canopy or be a vehicle side window or a bright roof.
  • the first face 11 is the inner face (the most illuminating face).
  • the central zone 31 may be able to preserve the privacy of a person inside a room, a cabin at night or in a dark environment. It suffices for that the luminous flux sent by the glazing is at least equal to that reflected and returned by the room.
  • the panel 100 may form a double glazing, the device 2 being preferably located in the space filled with internal gas between the glass 1 and optionally additional glass thinner.
  • the front and / or rear electrode can have a low emissivity or solar control function
  • the panel 100 thus designed can also serve as transparent and illuminating shelf, refrigerator light shelf, transparent partition and lighting between two parts, wall of an aquarium. It is then possible to adapt the characteristics of the device 2 so that the luminance L1 of the first direct light region 31 is substantially equal to the luminance L2 of the second direct light region 32.
  • front and rear electrodes are chosen with similar or identical optical characteristics, for example ITO layers.
  • the light panel is transparent with a light transmission T L of the order of 80% and a light reflection R L of the order of 15% .
  • front and back electrodes in a thin layer of silver with a thickness between 10 nm and 20 nm.
  • the light panel when the device 2 is off, the light panel has a light transmission T L of the order of 50% and light reflection R L of the order of 50%.
  • the light zones 31, 32 are uniform.
  • the panel 100 may also have, alternatively, at least one discontinuous direct light zone and / or forming a drawing, a logo, a signaling.
  • the light panel 100 may also alternatively have on each face 11, 12 a plurality of direct light zones, preferably occupying at least 50% or even 80% of the surface of the glass, possibly of given geometry (rectangular, square, round ...) and / or regularly distributed to provide decorative lighting.
  • the light panel 100 may also alternatively have a single illuminating surface 11, for example a luminaire, especially an illuminating slab or a ceiling lamp, of negligible luminance L2.
  • the light panel 100 can be used for lighting a bathroom wall or a kitchen worktop.
  • the upper electrode is a mirror layer, for example aluminum or silver with a thickness of the order of 100 nm. It is also possible to have a mirror facing the second face 12. The light panel 100 can thus serve as a mirror during the day and as a source of illumination at night.
  • Figure 2 shows a schematic longitudinal sectional view of a light panel 200 in a second embodiment of the invention.
  • This panel 200 differs from the panel 100 by the following technical characteristics: the diffusing layer is replaced by a texturing of the glass 42, in the form of regular geometric patterns, for example micrometric-sized grooves, or alternatively by adding a frame in the diffusing plastic, the glass 1 is laminated with an optionally lighter and / or beveled glass lamination, by means of a lamination interlayer 5 such as PVB, preferably extraclear to maintain a satisfactory transparency and a second face 12 illuminating, the device 2 extends over a limited and central zone occupying for example 60 to 70% of the surface of the glass 1, between the direct light zone 31 and the extract light zone 33, there is a non-light transparent zone (dark zone), the outer face of the glass counter V comprises a metal mirror 11 'facing the extraction zone 42 both to mask this area and to recover the backscattered light capable of being refracted, preferably the entire edge of the panel (slice of the glass 1, slice of the sheet, slice of the glass against the) comprises a mirror 14.
  • the device 2 is protected by the lamination.
  • a double glazing could be formed, in particular by replacing the PVB with an air knife or, preferably, an inert gas blade.
  • the panel 200 may have the same functions as the light panel 100 or one of its previously described variants in particular; be intended for the building, be an illuminating window, a door, a bay window, a canopy, a greenhouse wall or be a vehicle side window or a bright roof, especially with a luminance Ll greater than L2 and less than L3 , be a transparent and illuminating partition between two parts or be a shelf, a refrigerator shelf, a wall of an aquarium, especially with a luminance Ll substantially equal to L2 and less than L3, - have at least one light zone direct forming a drawing, a logo, a signaling, especially with a luminance L1 less than L3, have on each face 11, 12 a plurality of direct light areas, - have a single illuminating face 11, for example be a luminaire, including an illuminating slab or a ceiling lamp, the counter glass being for example equipped with a mirror or replaced by a mirror or the front electrode being a mirror.
  • Figure 3 shows a schematic
  • This light panel 300 differs from the panel 100 by the following technical characteristics: the diffusing layer is replaced by a rough zone of the glass 43, making it diffusing, for example by sandblasting, etching or, alternatively, by adding a frame in diffusing plastic, the glass 1 is laminated with an optionally opaque plane element 6 or reflecting at least at the surface, optionally thinner and / or beveled, by means of a laminating interlayer 5 such as PVB, preferably thin and / or or extraclair, the device 2 extends over a limited and central zone occupying 60 to 70% of the surface of the glass 1, is assembled on the plane element
  • the device 2 is main emission by the front electrode (closest to the glass 1) chosen transparent, for example ITO, the panel 300 has a single illuminating face 11, - optionally the edges 13 'of the glass 1 are rights.
  • the element 6 may be a metal sheet, silver or aluminum, serving as a back electrode.
  • the light panel 300 may have some of the functions already described in particular: - be a luminaire, especially an illuminating slab or a ceiling lamp, with a luminance L3 remaining greater than the luminance Ll, having at least one direct light zone forming a drawing, a logo , signaling, - having on the face 11 a plurality of direct light zones.
  • FIGS 4a and 4b respectively show schematic views of front and longitudinal section of a light panel 400 in a fourth embodiment of the invention.
  • This panel 400 differs from the panel 100 by the following technical characteristics: the electroluminescent device 2 is replaced by light-emitting diodes (LEDs) 2 ', these diodes emitting for example in blue, for example having a "bat wing" type emission diagram and forming a signal light element 31', for example an arrow, the diffusing layer is replaced by a layer 44 based on scattering particles that are both scattering and emitting in the yellow to produce a white light from the blue light, for example Y 3 AI 5 O 1 2 : Ce, this layer 44 forming two lateral peripheral strips, the panel has a single illuminating surface 11, which has in a central zone, a layer 7 based on transparent phosphor particles emitting in the yellow to produce a white light from the blue light, for example so-called "core-shell” particles, for example based on ZnS for the shell and CdS
  • the light panel In the direct light area 31, when the diodes 2 'are off, the light panel is generally transparent global light transmission T L of the order of 85% and light reflection R L of the order of 15%.
  • the diodes 2 'emitting a white light the layer 7 can be suppressed and the layer 44 can be simply based on scattering particles, for example alumina.
  • the diodes 2 'emitting in the near UV, then choosing a transparent and excitable phosphor layer in the near UV and a diffusing layer with phosphors excitable in the near UV.
  • the layer 7 is removed and the electroluminescent device 2 is preserved and forms the luminous element 31 '.
  • FIGS. 5a and 5b respectively show schematic views of front and longitudinal section of a light panel 500 in a fifth embodiment of the invention. This light panel 500 differs from the panel 100 by the technical characteristics described below.
  • the electroluminescent device 2 is replaced by a photoluminescent layer 2 "transparent, centered, and extending over 80% of the face 11.
  • This layer 2" is based on phosphor nanoparticles excitable in the UV and emitting radiation or radiation in the visible, for example so-called “core-shell” particles, for example based on ZnS for the shell and CdSe for the heart.
  • L2 is identical to L1. And, in the zones of direct light 31, 32, when the layer 2 "is not excited, the light panel is transparent light transmission T L of the order of 85% and light reflection R L of the order 15%.
  • the panel 500 includes a chosen guided radiation source
  • UV preferably in the near UV, arranged on a straight edge and without a mirror of the wafer 13.
  • This is for example a series of diodes 20 in the form of semiconductor chips glued to the wafer.
  • a neon tube is chosen.
  • the UV radiation is propagated by total reflections in the thickness of the glass 1 and is extracted by a lateral diffusing band 44 'based on luminescent particles converting the UV into visible light and scattering particles and, for example, a mixture of CaS: Eu, Tm 2+ emitting in red, from SrAI 2 O 4 : Eu 2+ emitting in green and "core-shell" particles emitting in blue. This extraction is carried out on the same face 11.
  • the radiation emitted by the layer 2 "towards the substrate is partly guided and extracted in the zone 44 ', L3 may be of the order of 1000 cd / m 2 .

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Abstract

L'invention a trait à un panneau lumineux (100) comportant : un substrat plan transparent (1) ayant une tranche (13), deux faces principales (11, 12) et une épaisseur donnée, au moins une zone de lumière (31, 32) directe au moyen d'une source de lumière (2) associée à l'une des faces principales (12), une source de rayonnement visible et/ou ultraviolet (2), ledit rayonnement étant guidé par réflexions totales dans l'épaisseur du substrat, au moins une zone d'extraction (41) du rayonnement guidé, ladite zone d'extraction étant associée à l'une des faces principales pour former une autre zone lumineuse (33) distincte de la zone de lumière directe, et du côté de la face principale (11) associée à la zone d'extraction (41), la zone de lumière directe (31) présente une luminance inférieure à la luminance de l'autre zone lumineuse (33).

Description

PANNEAU LUMINEUX
L'invention a trait au domaine de l'éclairage et plus particulièrement porte sur un panneau lumineux.
Un panneau lumineux déjà connu comporte un substrat plan transparent, verre ou plastique, doté sur l'une de ses faces principales d'un dispositif électroluminescent de type OLED (Organic Light Emitting Diodes en anglais). Ce panneau émet une lumière uniforme via la face opposée à la face porteuse du dispositif OLED.
L'invention se propose d'élargir la gamme de panneaux lumineux disponibles, en améliorant les performances optiques et/ou en intégrant de nouvelles fonctionnalités optiques.
A cet effet, l'invention a pour objet un panneau lumineux comportant : un substrat plan transparent ayant une tranche, deux faces principales et une épaisseur donnée, - au moins une zone de lumière directe au moyen d'une source de lumière associée à l'une des faces principales, une source de rayonnement visible et/ou ultraviolet, ledit rayonnement étant guidé par réflexions totales dans l'épaisseur du substrat, - au moins une zone d'extraction du rayonnement guidé, ladite zone d'extraction étant associée à l'une des faces principales pour former une autre zone lumineuse distincte de la zone de lumière directe. et du côté de la face principale associée à la zone d'extraction, la zone de lumière directe présente une luminance inférieure à la luminance de l'autre zone lumineuse.
Le panneau lumineux selon l'invention prévoit donc des zones lumineuses géographiquement (essentiellement) distinctes (des zones de recouvrement restreintes étant toutefois possible) et d'origine distincte ou essentiellement distincte. La source de lumière produit du ou des rayonnements dans le visible.
Dans la zone de lumière (essentiellement) directe, la lumière est (essentiellement) issue de cette source de lumière, sort directement par réfraction de la face associée et/ou traverse le substrat et sort par l'autre face, également par réfraction. Dans l'autre zone lumineuse distincte, la lumière provient (essentiellement) d'un ou de rayonnements guidés extraits dans le visible et/ou ultraviolet (dit UV). Naturellement, le substrat sert notamment de guide de lumière et/ou d'UV. Pour former l'autre zone lumineuse, la zone d'extraction, en totalité ou à tout le moins la majeure partie de la zone d'extraction, n'est naturellement pas en regard de la source de lumière. La zone d'extraction peut être sensiblement du même côté du substrat que la source de lumière, par exemple sur un même plan que la source de lumière, notamment adjacente, contiguë à la source de lumière. La zone d'extraction peut aussi être de l'autre côté du substrat.
Le panneau peut comprendre plusieurs zones d'extraction pour former plusieurs zones lumineuses. La ou les zones d'extraction peuvent être continues ou discontinues. Les zones lumineuses d'origine (essentiellement) distincte et géographiquement (essentiellement) distincte permettent d'ajuster les caractéristiques optiques du panneau lumineux en fonction des besoins. Cela permet en outre d'obtenir des zones lumineuses de différentes couleurs et/ou de différentes géométries et/ou ayant des fonctions optiques différentes. Ces deux types de zones peuvent être lumineuses simultanément ou non, être pilotées indépendamment ou non.
La ou les zones d'extraction peuvent servir par exemple pour renforcer l'éclairage fourni par la zone de lumière directe, notamment pour un éclairage de type architectural, ou encore pour signaler le panneau lumineux. Le panneau lumineux selon l'invention peut être utilisé aussi bien en extérieur qu'en intérieur et le substrat transparent peut être de toute taille, par exemple de l'ordre du m2.
La lumière directe peut être uniforme. On peut choisir par exemple une ou des sources surfaciques. On peut aussi choisir un ensemble de sources quasi ponctuelles, ces sources s'allumant par exemple par intermittence, pour un éclairage décoratif notamment.
En outre, contrairement au panneau lumineux de l'art antérieur dans lequel beaucoup de lumière est perdue dans le substrat, le panneau lumineux selon l'invention utilise aussi un rayonnement guidé pour créer de la lumière. Le panneau lumineux selon l'invention peut avoir par exemple une luminance moyenne globale égale à la luminance du panneau lumineux uniforme déjà connu tout en ayant, dans la zone de lumière directe, une luminance inférieure à celle du panneau déjà connu. De cette manière, on réduit la consommation électrique du fait de l'apport de la lumière par extraction : l'efficacité lumineuse est ainsi augmentée. Le panneau lumineux selon l'invention peut aussi avoir une luminance globale supérieure à la luminance du panneau déjà connu, ceci sans surconsommation électrique.
Le panneau lumineux selon l'invention fournit un éclairage qui n'est pas uniforme c'est-à-dire qui n'est pas réparti uniformément sur l'une des faces principales ou sur les deux faces principales. Le panneau lumineux selon l'invention est à éclairage différencié tout particulièrement en fonction du type de zones lumineuses, par exemple produisant à la fois un éclairage architectural et décoratif, ou un éclairage architectural et de signalisation, ou un éclairage architectural et un affichage - par exemple du type dessin, logo, signalisation alphanumérique - notamment pour les enseignes, les issues de secours.
L'une ou les faces principales peuvent être entièrement éclairantes sans être toutefois uniformes. Par exemple sur la face associée à la source de lumière, la zone de lumière directe peut être contiguë avec la zone d'extraction. En bordure d'une zone de lumière directe et d'une zone de lumière par extraction, la lumière peut être à la fois issue directement de la source de lumière et être issue du rayonnement guidé extrait, par exemple rétrodiffusée dans le substrat.
L'une ou les faces principales peuvent en outre comprendre une ou des zones non lumineuses (sombres) continues ou discontinues.
Les deux faces principales peuvent avoir chacune une zone de lumière directe, leurs luminances Ll et L2 peuvent être sensiblement identiques ou volontairement distinctes, par exemple avec un écart supérieur à 10%, voire 30%. On peut préférer en particulier augmenter la quantité de lumière dirigée vers le substrat pour favoriser le guidage et ainsi augmenter la luminance de la ou les zones d'extraction.
Par exemple on choisit Ll (du coté opposé à la source de la lumière) au moins deux fois supérieure à L2, voire trois fois supérieure à L2 (du côté de la source de lumière). Typiquement, pour un confort visuel, Ll peut être inférieure ou égale à 1200 cd/m2, par exemple 1000 cd/m2 et L2 peut être inférieure ou égale à 500 cd/m2, par exemple 300 cd/m2.
Dans un mode de réalisation préféré, la zone de lumière directe occupe une surface égale à au moins 50 % de la surface du substrat, encore plus préférentiellement 80%, et notamment centrale.
La zone de lumière directe peut être continue. La zone de lumière directe peut aussi être discontinue par exemple sous forme d'un ensemble de zones lumineuses surfaciques de géométrie donnée (rectangle et/ou carré et/ou rond ...) éventuellement régulièrement espacées et de surface totale égale à au moins 50 %, voire 80 % de la surface du substrat.
En outre, alternativement ou cumulativement, la ou les zones d'extraction peuvent occuper une surface (totale) inférieure ou égale à 30 % de la surface du substrat encore plus préférentiellement inférieure ou égale à 10 %.
La ou les zones d'extraction sont de préférence sous forme de bande(s) de lumière, notamment uniforme(s), et préférentiellement disposée(s) en périphérie d'une des faces. Ces bandes peuvent par exemple former un cadre très lumineux. Plus la surface de la zone d'extraction est faible, plus la luminance L3 peut être élevée. La luminance L3 peut être aisément supérieure ou égale à 1500 cd/m2, par exemple de l'ordre de 3000 cd/m2.
Dans un mode de réalisation de l'invention, au moins lorsque la source de lumière n'est pas allumée, dans la zone de lumière directe, le panneau est semi réfléchissant ou réfléchissant. Le panneau peut de préférence former un miroir dans la zone de lumière directe, par exemple au moyen d'un miroir rapporté sur l'une des faces du substrat (feuille métallique, plaque en inox par exemple) ou d'une couche métallique, notamment en argent, sur l'une des faces du substrat. Le miroir peut être de préférence disposé sur la face associée à la source lumineuse. Le miroir peut être notamment l'arrière de cette source, c'est-à-dire être plus éloigné du substrat que de la source. Dans cette configuration, le rayonnement guidé n'est pas perdu par absorption dans le miroir et on peut obtenir une luminance dans la zone d'extraction particulièrement élevée. Dans un dispositif à couche électroluminescente, l'électrode la plus éloignée du substrat peut former le miroir. Le miroir peut être disposé sur la face opposée à la source de lumière, si l'on souhaite privilégier un éclairage d'un seul côté dans la zone de lumière directe. Naturellement dans cette configuration, de la lumière directe produite par la source de lumière en direction du substrat est réfléchie par le miroir et sort ensuite dans cette zone.
La lumière directe sortant par une seule face, cela permet par exemple d'augmenter la lumière directe dans une pièce. Le panneau est par exemple une dalle ou un plafonnier ou encore un miroir lumineux.
Le panneau peut aussi former un miroir lorsque la source est allumée, à tout le moins du côté de la face avec ce miroir.
Dans un autre mode de réalisation de l'invention, dans la zone de lumière directe, lorsque la source de lumière est éteinte, le panneau est transparent ou globalement transparent, notamment de transmission lumineuse TL éventuellement globale supérieure à 20 %, de préférence supérieure ou égale à 50 %, encore plus préférentiellement supérieure ou égale à 70 %, et de réflexion lumineuse RL inférieure ou égale à 50 %, de préférence inférieure ou égale à 30 %.
Le panneau est dit globalement transparent dans la zone de lumière directe s'il comprend un matériau qui est susceptible d'absorber ou de réfléchir une fraction substantielle de la lumière visible (par exemple faisant partie de la source de lumière), ce matériau étant toutefois réparti dans cette zone de façon à ce que la lumière visible soit suffisamment transmise. Par exemple, ce matériau forme un maillage.
En fixant une transmission lumineuse TL (globale) élevée, lorsque la source de lumière n'est pas allumée, on peut ainsi réaliser par exemple une fenêtre éclairante. L'amélioration de l'éclairage de la pièce n'est donc réalisée au détriment de la transmission lumineuse. En limitant en outre la réflexion lumineuse notamment du côté extérieur de la fenêtre éclairante, cela permet aussi de contrôler le niveau de réflexion par exemple pour respecter les normes anti-éblouissement en vigueur pour les façades de bâtiments.
Et, dans cet autre mode notamment, la source de lumière peut être de préférence surfacique, notamment un dispositif à couche électroluminescente organique ou inorganique. Cette source surfacique allumée peut en outre être apte à préserver l'intimité à tout le moins la nuit ou dans un environnement relativement sombre. La source de lumière peut être monochromatique, notamment bleu et/ou verte et/ou rouge, ou être adaptée pour produire une lumière blanche.
La source de lumière peut être choisie parmi l'une au moins des sources suivantes : - une pluralité de diodes électroluminescentes, une couche photoluminescente excitable dans l'UV en particulier le proche UV (environ 360 à 400 nm) ou dans le visible, de préférence associée à un dispositif électroluminescent (diodes DEL, dispositif à couche électroluminescente...) producteur du rayonnement (primaire) excitateur, la couche photoluminescente étant de préférence sensiblement transparente, un dispositif à couche électroluminescente organique ou inorganique, notamment de type OLED, PLED, un TFEL ou un dispositif TDEL. Chacune de ces sources est présentée plus en avant ci-après.
La source de lumière de type diode peut être encapsulée c'est-à-dire comprendre une puce semi-conductrice et une enveloppe, par exemple en résine type époxy ou PMMA, encapsulant la puce. Les fonctions de cette enveloppe peuvent être multiples : protection de l'oxydation et de l'humidité, élément diffusant ou de collimation, conversion de longueur d'onde ...
La diode peut être par exemple une puce semi-conductrice sans lentille de collimation par exemple de taille de l'ordre de la centaine de μm ou du mm ; et éventuellement avec une encapsulation minime par exemple de protection. Ainsi, la diode peut être choisie notamment parmi au moins l'une des diodes électroluminescentes suivantes : une diode dont la direction principale d'émission est perpendiculaire ou de préférence oblique par rapport à la face principale associée, pour favoriser le guidage, - une diode présentant deux directions principales d'émission obliques par rapport la surface émettrice de la diode, et à la face principale associée, donnant une forme d'aile de chauve souris (« batwing » en anglais), les deux directions étant par exemple centrées sur des angles entre 20 et 40° et entre -20 et -40° avec des demi angles au sommet de l'ordre de 10° à 20°, une diode présentant une ou deux directions principales d'émission obliques par rapport la surface émettrice de la diode, les deux directions étant centrées sur des angles par exemple entre 60 et 85° et entre -60 et -85° avec des demi angles au sommet de l'ordre de 10° à 30°.
Typiquement, une diode collimatée peut présenter un demi angle au sommet pouvant descendre jusqu'à 2 ou 3°.
La diode peut être de « haute puissance » c'est-à-dire supérieure à 0,2 W ou de luminosité supérieure à 5 lumens. Toutefois, on peut préférer éviter des points lumineux trop intenses, et choisir par exemple une diode de type « batwing ».
La source de lumière qui est une couche photoluminescente est typiquement une couche à base de particules luminophores dans une matrice. La matrice peut être par exemple inorganique et peut comprendre par exemple un produit de polymérisation/polycondensation d'alkoxyde de silicium tel que tétraéthoxysilane (TEOS), tétraméthoxysilane (TMOS), méthyltriéthoxysilane (MTEOS) et similaires. Ces précurseurs de la matrice offrent d'excellentes conditions de compatibilité avec de nombreuses particules luminophores. Les particules luminophores peuvent avantageusement être sélectionnées pour déterminer la couleur de la zone de lumière directe dans une large palette de couleurs.
Ainsi, on peut choisir des particules luminophores émettant différentes longueurs d'ondes sont associées, individualisées et homogénéisées, de manière à produire une lumière jaune, blanche.
Des particules luminophores identiques ou émettant différentes longueurs d'ondes peuvent aussi être associées selon des compositions et/ou concentrations variables, de manière à former des signes tels qu'écrits ou similaires, ou dans tout autre but notamment décoratif. De préférence, afin de préserver une transmission lumineuse satisfaisante, lorsque la couche photoluminescente est relativement opaque, on limite son étendue (sa largeur), par exemple la couche est discontinue sous forme de zones avec une largeur de quelques dizaines de mm. On conserve néanmoins une efficacité lumineuse. Comme particules luminophores excitables notamment dans le proche UV, on peut citer du CaS:Eu, Tm 2+ émettant dans le rouge, du SrAI2O4: Eu2+ émettant dans le vert, ou du Y3AI5O^Ce émettant dans le jaune.
Avantageusement, les particules luminophores peuvent avoir des dimensions qui sont au plus égales à 100 nm, de préférence à 30 nm, encore plus préférentiellement à 10 nm, et l'ensemble qu'elles forment avec la matrice est transparent. Ces particules luminophores peuvent être en suspension organique notamment aqueuse, alcoolique.
On peut citer par exemple des particules dites « core-shell », par exemple à base de ZnS pour la coquille (shell en anglais) et de CdSe pour le cœur (core en anglais).
Naturellement le panneau peut aussi comprendre une couche photoluminescente pour convertir la longueur d'onde de la source de lumière directe. Par exemple on peut citer du ZnS:Cu émettant dans le jaune-vert ou Y3AI5Oi2:Ce émettant dans le jaune à partir de bleu.
La source de lumière peut être un dispositif électroluminescent avec deux électrodes, de préférence sous forme de couches électroconductrices.
L'électrode la plus éloignée du substrat peut toutefois être une feuille ou une plaque métallique et peut en outre former un miroir (notamment en cuivre, en inox, en aluminium).
Dans la configuration où la source de lumière produit la lumière guidée, la couche électroconductrice la plus proche du substrat, généralement l'électrode inférieure, est choisie transparente, notamment avec une transmission lumineuse TL supérieure ou égale à 50 %, notamment supérieure ou égale à 70 % , voire supérieure ou égale à 80 %.
Cette couche électroconductrice peut être choisie par les oxydes métalliques notamment les matériaux suivants : oxyde d'étain dopé, notamment en fluor SnO2:F ou à l'antimoine SnO2:Sb (les précurseurs utilisables en cas de dépôt par CVD peuvent être des organo-métalliques ou halogénures d'étain associés avec un précurseur de fluor du type acide fluorhydrique ou acide trifluoracétique), l'oxyde de zinc dopé, notamment à l'aluminium ZnO:AI (les précurseurs utilisables, en cas de dépôt par CVD, peuvent être des organo-métalliques ou halogénures de zinc et d'aluminium) ou au gallium ZnO:Ga, ou encore l'oxyde d'indium dopé, notamment à l'étain l'ITO (les précurseurs utilisables en cas de dépôt par CVD peuvent être des organo-métalliques ou halogénures d'étain et d'indium), ou l'oxyde d'indium dopé au zinc (IZO).
On peut utiliser plus généralement tout type de couches électroconductrices transparentes, par exemple des couches dites « TCO » (pour Transparent Conductive Oxyde en anglais), par exemple d'épaisseur entre 2 et 100 nm. On peut aussi utiliser des couches minces métalliques dites « TCC » (pour Transparent conductive coating en anglais) par exemple en Ag, Al, Pd, Cu, Au et typiquement d'épaisseur entre 2 et 50 nm.
Naturellement, pour les applications où la transparence est nécessaire dans la zone de lumière directe, les deux électrodes sont transparentes.
La couche électroconductrice la plus éloignée du substrat peut être opaque, réfléchissante, métallique notamment comprenant une couche en Al, Ag, Cu, Pt, Cr, obtenue par pulvérisation ou évaporation.
Par ailleurs, le dispositif peut être préférentiellement muni d'au moins une couche-barrière, notamment vis-à-vis des alcalins, insérée entre ledit substrat choisi verrier et l'électrode la plus proche du substrat.
Cette couche possédant des propriétés de barrière aux alcalins peut être à base de matériau diélectrique, choisi parmi au moins l'un des composés suivants : nitrure ou oxynitrure de silicium, nitrure ou oxynitrure d'aluminium, oxyde ou oxycarbure de silicium, selon une épaisseur comprise entre 20 et
150 nm.
La couche barrière peut comporter une alternance de couches à haut indice de réfraction, compris entre 1,9 et 2,3, et de couches à bas indice de réfraction, compris entre 1,4 et 1,7, notamment selon les séquences Si3IVSiO2 ou Si3N4ZSiO2ZSi3N4.
La source de lumière peut être un dispositif électroluminescent avec une couche électroluminescente inorganique ou organique.
Avec une couche électroluminescente inorganique on parle de TFEL (Thin film Electroluminescent en anglais). Ce système comprend en général une couche dite phosphore et au moins une couche diélectrique.
Par exemple, la couche diélectrique peut être à base des matériaux suivants : Si3N4, SiO2, AI2O3, AIN, BaTiO3, SrTiO3, HfO, TiO2.
La couche phosphore peut être composée par exemple à partir des matériaux suivants : ZnS:Mn, ZnS:TbOF, ZnS:Tb, SrS: Cu,Ag, SrS:Ce ou des oxydes comme le Zn2SiO4: Mn. Des exemples d'empilements électroluminescents inorganiques sont par exemple décrits dans le document US6358632.
La couche diélectrique peut être épaisse (quelques microns). On parle alors de TDEL (Thick Dielectric Electroluminescent en anglais). Des exemples de réalisation de TDEL sont donnés dans le document EP1182909.
Avec une couche électroluminescente organique on parle d'OLED. Les OLED sont généralement dissociés en deux grandes familles suivant le matériau organique utilisé. Si les couches électroluminescentes organiques sont des polymères on parle de PLED (Polymer Light Emitting Diodes en anglais). Si les couches électroluminescentes sont des petites molécules on parle de SM-OLED (Small Mollecule Organic Light Emitting Diodes en anglais).
Un exemple de PLED consiste en un empilement suivant : une couche de poly(2,4-ethilene dioxythiophene) dopé au poly(styren sulphonate) (PEDOT :PSS) de 50 nm, une couche de phenyl poly (p-phenylenevynilene) Ph-PPV de 50 nm. L'électrode supérieure peut être une couche de Ca.
D'une manière générale la structure d'une SM-OLED consiste en un empilement de couches d'injection de trous, couche de transport de trous, couche émissive, couche de transport d'électron.
Un exemple de couche d'injection de trous est le phthalocyanine de cuivre (CuPC), la couche de transport de trous peut être par exemple le N, N'-
Bis(naphthalen-l-yl)-N,N'-bis(phenyl)benzidine (alpha-NPB). La couche émissive peut être par exemple une couche de 4,4',4"-tri(N-carbazolyl) triphenylamine (TCTA) dopé au fac tris(2-phenyipyridine) iridium [Ir(ppy)3]. La couche de transport d'électron peut être composée de tιïs-(8- hydroxyquinoline) aluminum (AIq3) ou le bathophenanthroline (BPhen).
L'électrode supérieure peut être une couche de Mg/AI ou LiF/AI.
Des exemples d'empilements électroluminescents organiques sont par exemple décrits dans le document US6645645.
Dans une première conception avantageuse de l'invention, ladite source de lumière peut former, encore plus préférentiellement constituer, la source dudit rayonnement guidé choisi visible.
Dans ce cas, on récupère ainsi en grande partie la lumière injectée dans le substrat à des angles supérieurs ou égaux à l'angle de réflexion totale pour former la zone de lumière distincte. Cette source de lumière peut avoir par exemple un diagramme d'émission de type lambertien. Un panneau lumineux selon l'invention peut avoir une seule source électrique de rayonnement UV et/ou visible et, plus précisément, ladite source de lumière qui est associée à l'une des faces principales peut être unique et de préférence électrique. Encore plus préférentiellement, cette source de lumière visible peut être constituée d'un dispositif électroluminescent, par exemple dispositif tel que ceux déjà décrits précédemment (série de DEL, de type OLED etc).
De cette façon, le panneau lumineux est à la fois de conception simple, performant et est en outre peu onéreux. Dans une deuxième conception de l'invention, la source de rayonnement guidée est choisie UV, de préférence proche UV, et est alors disposée sur la tranche.
Cette source UV peut être une simple puce semiconductrice. Cette source peut en outre être disposée dans une zone évidée de la tranche ou peut être collée sur la tranche, en biseau ou convexe. Pour limiter les réflexions, on choisit en particulier une colle avec un indice optique de réfraction intermédiaire entre l'indice du guide et celui du milieu externe ou le cas échéant de la lentille. La zone évidée peut former une rainure le long du guide, pour loger une pluralité de sources, rainure non débouchante ou débouchante sur au moins un côté notamment pour faciliter un montage par le côté. Le fond du trou peut être plan ou être concave, convexe, sphérique, hyperbolique ou asphérique. Cette source peut être dans un moyen de protection et/ou de maintien de la source qui est à l'intérieur de la zone évidée, notamment un profilé en U, et/ou qui occupe la majorité de la zone évidée. Ce moyen peut être fixé à la tranche de couplage par collage, encliquetage, par des boulons etc...
Dans cette deuxième conception de l'invention, la source de lumière comprend une couche photoluminescente excitable par ledit rayonnement UV, de préférence le proche UV, et de préférence sensiblement transparente. La source de lumière peut être directement sur l'une des faces principales, notamment dans un évidemment prévu à cet effet, ou sur un élément rapporté. De même, la ou les zones d'extraction peuvent être directement l'une des faces principales ou sur un élément rapporté adéquat.
Dans un mode de réalisation avantageux, la source de lumière est directement sur l'une des faces principales pour optimiser l'injection de lumière dans le substrat. Par exemple, avec un dispositif électroluminescent comme source de lumière, l'une des couches électroconductrices est directement déposée sur le substrat (ou la sous couche barrière). Des diodes LED peuvent être agencées sur la face par exemple dans un trou. Une couche photoluminescente peut être directement déposée sur la face principale.
De préférence, pour faciliter la fabrication du panneau la zone d'extraction peut être associée à la face principale opposée à la face avec la source de lumière.
La source de lumière peut être collée ou de préférence feuilletée avec un autre substrat plan, de préférence transparent tel qu'un verre, à l'aide d'un intercalaire de feuilletage, notamment extraclair.
On peut choisir de former un verre feuilleté. L'intercalaire de feuilletage peut être un film plastique transparent tel que du polyvinyl butyral (PVB) ou de l'éthylène-vinyl acétate (EVA). On peut aussi utiliser une résine adhésive transparente.
Le substrat peut alternativement former une feuille de verre d'un vitrage multiple (composite ou verrier), notamment un double vitrage. La source de lumière peut être disposée de préférence à l'intérieur du double vitrage, avec une lame de gaz notamment inerte (argon par exemple). L'extraction est obtenue par l'un au moins des moyens suivants disposés dans ladite zone extraction : une couche diffusante, de préférence à base de particules minérales et de préférence avec un liant minéral, le substrat rendu diffusant, notamment texture ou rugueux, - un élément diffusant, notamment texture ou rugueux, rapporté sur le substrat, de préférence sensiblement de même indice de réfraction.
Lorsque le rayonnement guidé est visible, la couche diffusante peut être à base de particules diffusant le visible et éventuellement de particules luminophores excitées dans le visible, pour changer de couleur.
Les particules diffusantes dans le visible peuvent être de dimensions notamment comprises entre 100 nm et 1 μm, notamment entre 300 et
700 nm, telles que d'alumine, ou des particules luminophores elles-mêmes ; ces particules diffusant la lumière visible sont diélectriques, semiconductrices ou conductrices.
Des particules luminophores de dimensions comprises entre 30 et 500 nm, notamment de dimensions au moins égales à 400 nm sont en outre susceptibles de diffuser la lumière visible, pouvant rendre inutile l'ajout d'autres particules diffusantes.
Lorsque le rayonnement guidé est UV, la couche diffusante peut être à base de particules diffusantes et de particules luminophores excitées par l'UV et émettant dans le visible. La zone d'extraction peut aussi comprendre une première couche diffusant de l'UV et une couche externe à base de luminophores émetteurs dans ie visible.
Le substrat rendu diffusant qui est texture peut être typiquement formé de motifs géométriques réguliers, de dimensions entre quelques μm et quelques mm, par exemple des prismes, ou encore des microlentilles de dimensions entre 5 à 10 μm.
Un susbtrat rendu diffusant qui est rugueux peut avoir typiquement une rugosité entre quelques μm et quelques mm. Le substrat transparent peut être parallélépipédique, avec des faces principales rectangulaires, carrées ou même de toute autre forme (ronde, ovale, polygonale...)- Ce substrat peut être de grande taille par exemple de surface supérieure à 0,5 ou 1 m2.
Le susbtrat transparent peut être en toute matière plastique transparente, telle que polycarbonate, polyvinylbutyral, polyoléfine notamment polyéthylène, polypropylène, poly(téréphtalate d'éthylène), polyuréthane, polymère acrylique tel que poly(méthacrylate de méthyle), résine ionomère, divers copolymères.
Dans un mode de réalisation avantageux, le substrat transparent est verrier et de préférence avec au moins une zone microtexturée, sablée, ou dépolie à l'acide pour former la zone d'extraction diffusante.
Par ailleurs, au moins l'un des bords de la tranche, et de préférence tous les bords, forme avec la face principale associée à la source de lumière un angle externe supérieur ou égal à 45° et inférieur à 90°, de préférence supérieur ou égal à 80°, pour rediriger les rayonnements sur une plus large zone d'extraction.
La tranche peut être ainsi biseautée.
Au moins l'un des bords de la tranche, et de préférence tous les bords de la tranche, peut être réfléchissant, et comporter de préférence un miroir, pour assurer un recyclage optimal du rayonnement guidé. La zone en regard d'une zone extraction, située sur la face opposée, peut aussi être réfléchissante pour masquer cette zone d'extraction et/ou pour rediriger de la lumière rétrodiffusée.
Pour limiter les pertes du rayonnement guidé, le substrat transparent peut être un verre présentant un coefficient d'absorption inférieur à 2,5 m"1, de préférence inférieur à 0,7 m"1 à la longueur d'onde du rayonnement guidé.
On choisit par exemple des verres silicosodocalciques avec moins de
0,05% de Fe III ou de Fe2O3, notamment le verre Diamant de Saint-Gobain
Glass, le verre Optiwhite de Pilkington, le verre B270 de Schott. On peut choisir toutes les compositions de verre extraclair décrites dans le document
WO04/025334.
Dans une conception avantageuse de l'invention, l'épaisseur dudit substrat transparent peut être d'au moins 1 mm, de préférence d'au moins 5 mm, pour diminuer le nombre de réflexions internes et extraire ainsi plus de rayonnement guidé, favorisant ainsi la zone lumineuse distincte.
En outre, il peut être avantageux d'incorporer dans le panneau lumineux selon l'invention un revêtement ayant une fonctionnalité donnée. Il peut s'agir d'un revêtement à fonction de blocage des rayonnements de longueur d'onde dans l'infrarouge (utilisant par exemple une ou plusieurs couches d'argent entourées de couches en diélectrique, ou des couches en nitrures comme TiN ou ZrN ou en oxydes métalliques ou en acier ou en alliage Ni-Cr), à fonction basse émissivité (par exemple en oxyde de métal dopé comme Snθ2:F ou oxyde d'indium dopé à l'étain (ITO) ou une ou plusieurs couches d'argent), anti-buée (à l'aide d'une couche hydrophile), anti-salissures (revêtement photocatalytique comprenant du TiO2 au moins partiellement cristallisé sous forme anatase), ou encore un empilement anti-reflet du type par exemple Si3N4ZSiO2ZSi3N4ZSiO2.
Avec une source de lumière surfacique dotée de couches électroconductrices, l'une des couches électroconductrices peut être à fonction basse-émissivité etZou pour un contrôle solaire.
Le panneau lumineux selon l'invention peut former au choix (choix alternatif ou cumulatif) un système lumineux, décoratif, architectural, un panneau d'affichage - par exemple du type dessin, logo, signalisation notamment alphanumérique - un élément de signalisation par exemple un panneau d'issue de secours. De manière générale, le panneau lumineux selon l'invention peut équiper toute fenêtre de bâtiment ou de moyen de locomotion (fenêtre de train, hublot de cabine de bateau ou d'avion, de toit, de vitre latérale de véhicule industriel, voire de portion de lunette arrière ou de pare-brise). On peut aussi penser à équiper du panneau lumineux selon l'invention, un vitrage, une porte vitrée, notamment coulissante, une cloison interne entre deux pièces dans un bâtiment, notamment dans un bureau, ou entre deux zones/compartiments d'un moyen de locomotion terrestre, aérien ou maritime, ou pour équiper une vitrine ou tout type de contenant. Le panneau lumineux selon l'invention peut aussi être destiné au mobilier urbain et/ou à l'ameublement intérieur.
Le panneau lumineux peut en particulier être une dalle éclairante, un plafonnier, un panneau d'abribus, une paroi d'un présentoir, d'un étalage de bijouterie ou d'une vitrine, être un élément d'étagère ou de meuble, une façade d'un meuble, une tablette éclairante de réfrigérateur, être une paroi d'aquarium, d'une serre. Il peut être aussi un miroir éclairant. Le panneau lumineux peut servir à l'éclairage d'une paroi de salle de bains ou d'un plan de travail de cuisine.
La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée ci-après d'exemples de réalisation non limitatifs et des figures suivantes.
• Les figures la et Ib représentent respectivement des vues schématiques de face et en coupe latérale d'un panneau lumineux dans un premier mode de réalisation de l'invention ; « La figure 2 représente une vue schématique en coupe longitudinale d'un panneau lumineux dans un deuxième mode de réalisation de l'invention ;
• La figure 3 représente une vue schématique en coupe longitudinale d'un panneau lumineux dans un troisième mode de réalisation de l'invention ;
• Les figures 4a et 4b représentent respectivement des vues schématiques de face et en coupe longitudinale d'un panneau lumineux dans un quatrième mode de réalisation de l'invention ;
• Les figures 5a et 5b représentent respectivement des vues schématiques de face et en coupe longitudinale d'un panneau lumineux dans un cinquième mode de réalisation de l'invention. On précise que par un souci de clarté les différents éléments des objets (y compris les angles) représentés ne sont pas nécessairement reproduits à l'échelle.
Les figures la et Ib représentent respectivement des vues schématiques de face et en coupe latérale d'un panneau lumineux 100 dans un premier mode de réalisation de l'invention.
Ce panneau lumineux 100 comprend d'abord un substrat transparent plan, de préférence une feuille 1 en verre de préférence épaisse, par exemple de 4 ou 6 mm, et avec un coefficient d'absorption inférieur ou égal à 2,5 m"1 dans le visible. On choisit de préférence un verre sodocalcique extraclair, de coefficient d'absorption inférieur à 0,7 m"1 dans le visible ou le proche UV. Ce verre 1 est doté de première et deuxième faces principales parallèles 11, 12 et d'une tranche 13.
Un dispositif électroluminescent 2 de type OLED, PLED ou TFEL, comportant une couche électroluminescente intercalée entre deux électrodes est agencé sur la deuxième face principale 12.
A titre d'exemple, un dispositif électroluminescent organique par exemple de type OLED comprend dans cet ordre, sur la face 12 : éventuellement une couche barrière aux alcalins, par exemple un nitrure ou oxynitrure de silicium, un nitrure ou oxynitrure d'aluminium, un oxyde ou oxycarbure de silicium ou encore une alternance de couches à haut indice de réfraction, compris entre 1,9 et 2,3, et de couches à bas indice de réfraction, compris entre
1,4 et 1,7, notamment selon les séquences Si3N4/Si02 ou Si3N4/Si02/Si3N4 ; une première électrode (monocouche ou multicouche), dite électrode inférieure ou arrière (bottom électrode en anglais) ; - un système électroluminescent organique, (OLED) typiquement formé :
- d'une couche en alpha-NPD,
- d'une couche en TCTA + Ir(ppy)3,
- d'une couche en BPhen, - d'une couche en LiF, 87
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- une deuxième électrode (monocouche ou multicouche), dite électrode supérieure ou avant (top électrode en anglais).
Alternativement, un dispositif électroluminescent de type TFEL comprend dans cet ordre, sur ia face 12 : - éventuellement une couche barrière aux alcalins, par exemple un nitrure ou oxynitrure de silicium, un nitrure ou oxynitrure d'aluminium, un oxyde ou oxycarbure de silicium ou encore une alternance de couches à haut indice de réfraction, compris entre 1,9 et 2,3, et de couches à bas indice de réfraction, compris entre 1,4 et 1,7, notamment selon les séquences Si3N4/Si02 ou
Si3IVSiO2ZSi3N4 ; une première électrode (monocouche ou multicouche), dite électrode inférieure ou arrière (bottom électrode en anglais) ; un système électroluminescent inorganique, (TFEL) typiquement formé :
- d'une couche de Si3N4,
- d'une couche de de ZnS :Mn,
- d'une couche de de Si3N4,
- une deuxième électrode (monocouche ou multicouche), dite électrode supérieure ou avant (top électrode en anglais).
Le dispositif 2 est une source de lumière surfacique et directe, de préférence blanche, de part et d'autre du verre 1. On définit ainsi des premières zones de lumière directe 31, 32 de part et d'autre du verre 1.
La première zone de lumière directe 31, du côté opposé au dispositif 2, couvre la partie centrale de la première face principale 11, sur une surface de 80 % de la surface du verre, autrement dit de la surface de la face 11.
La deuxième zone de lumière directe 32, du côté du dispositif 2, s'étend sur toute la deuxième face principale 12.
On adapte les caractéristiques du dispositif 2 pour que la luminance Ll de la première zone de lumière directe 31 soit de préférence supérieure à la luminance L2 de la deuxième zone de lumière directe 32 (comme symbolisé par les flèches épaisse Fl et mince F2).
Pour avoir Ll supérieure à L2, le dispositif est donc à émission principale par l'électrode arrière. Par exemple on choisit Ll égale à environ 1000 cd/m2 et L2 égale à environ 500 cd/m2 pour un confort visuel. On choisit par exemple comme électrode arrière, une électrode transparente, par exemple de l'ITO de transmission lumineuse d'environ 85 %, et comme électrode avant, une couche métallique semi réfléchissante, par exemple une couche d'argent d'épaisseur entre 10 et 20 nm. Dans les zones de lumière directe 31, 32, lorsque le dispositif 2 est éteint, le panneau lumineux 100 est transparent avec une transmission lumineuse TL de l'ordre de 65 % et une réflexion lumineuse RL de l'ordre de 15 %.
On peut obtenir des performances similaires en choisissant comme électrode arrière, une couche mince métallique, par exemple une couche d'argent d'épaisseur inférieure à 10 nm.
On peut augmenter la transmission lumineuse TL et réduire la réflexion lumineuse RL du panneau par exemple en ajoutant sur l'électrode avant une couche diélectrique (monocouche ou multicouche) par exemple du ZnO ou du Si3N4, par exemple d'épaisseur totale entre 20 et 40 nm, sans modifier significativement Ll et L2. On peut à l'inverse augmenter L2 et réduire Ll en jouant sur les épaisseurs et/ou les indices de la couche diélectrique.
Le dispositif 2 est aussi une source de rayonnement guidé dans l'épaisseur du verre 1, par réflexions totales. Le rayonnement guidé est extrait des bords de la première face 11 au moyen d'une couche diffusante 41 par exemple à base de particules diffusantes minérales dispersés dans un liant minéral. On définit ainsi une zone de lumière 33 formant un cadre lumineux périphérique comme montré en figure la, par exemple de largeur égal à 5 % de la largeur du verre 1. En variante, la couche diffusante 41 forme uniquement des bandes latérales ou des bandes longitudinales périphériques.
Pour favoriser l'extraction du rayonnement guidé, chacun des bords formant la tranche 13 forme avec la deuxième face principale 12 associée à la source de lumière 2 un angle externe α supérieur à 80° et comporte un miroir 14, par exemple une couche métallique argent ou cuivre.
Entre 15 et 30 % environ de lumière émise par le dispositif 2 du côté de la première face 11 sort directement de cette première face 11 (lumière directe) et entre 70 % et 85 % environ de lumière émise du côté de la première face 11 par le dispositif 2 est guidée. La luminance L3 est par exemple de l'ordre de 3000 cd/m2. Le cadre
33 est plus lumineux que la zone centrale 31 (comme symbolisé par la flèche la plus épaisse F3).
Le panneau 100 peut être destiné au bâtiment, être une fenêtre éclairante, une porte éclairante, une paroi de serre ou une verrière ou encore être une vitre latérale de véhicule ou un toit lumineux. La première face 11 est la face intérieure (face la plus éclairante).
Lorsque le dispositif 2 est allumé, la zone centrale 31 peut être apte à préserver l'intimité d'une personne à l'intérieur d'une pièce, d'un habitacle la nuit ou dans un environnement sombre. Il suffit pour cela que le flux lumineux envoyé par le vitrage soit au moins égal à celui réfléchi et renvoyé par la pièce.
Le panneau 100 peut former un double vitrage, Ie dispositif 2 étant de préférence situé dans l'espace rempli de gaz interne entre le verre 1 et un verre additionnel éventuellement plus mince.
L'électrode avant et/ou arrière peut avoir une fonction de basse émissivité ou de contrôle solaire
Le panneau 100 ainsi conçu peut aussi servir d'étagère transparente et éclairante, de tablette lumineuse de réfrigérateur, de cloison transparente et éclairante entre deux pièces, de paroi d'un aquarium. On peut alors adapter les caractéristiques du dispositif 2 pour que la luminance Ll de la première zone de lumière directe 31 soit sensiblement égale à la luminance L2 de la deuxième zone de lumière directe 32.
Pour ce faire, on choisit des électrodes avant et arrière avec des caractéristiques optiques similaires ou identiques par exemple des couches en ITO.
Ainsi, dans les zones de lumière directe 31, 32, lorsque le dispositif 2 est éteint, le panneau lumineux est transparent avec une transmission lumineuse TL de l'ordre de 80 % et une réflexion lumineuse RL de l'ordre de 15 %.
On peut aussi choisir des électrodes avant et arrière en couche mince d'argent d'épaisseur entre 10 nm et 20 nm.
Ainsi, dans les zones de lumière directe 31, 32, lorsque le dispositif 2 est éteint, le panneau lumineux présente une transmission lumineuse TL de l'ordre de 50 % et de réflexion lumineuse RL de l'ordre de 50 %. Les zones de lumière 31, 32 sont uniformes. Le panneau 100 peut aussi avoir, en variante, au moins une zone de lumière directe discontinue et/ou formant un dessin, un logo, une signalisation.
Le panneau lumineux 100 peut aussi en variante avoir sur chaque face 11, 12 une pluralité de zones de lumière directe, de préférence occupant au moins 50 %, voire 80 % de la surface du verre, éventuellement de géométrie donnée (rectangulaire, carré, rond ...) et/ou régulièrement réparties pour fournir un éclairage décoratif.
Le panneau lumineux 100 peut aussi en variante avoir une seule face éclairante 11, par exemple être un luminaire, notamment une dalle éclairante ou un plafonnier, de luminance L2 négligeable. Le panneau lumineux 100 peut servir à l'éclairage d'une paroi de salle de bains ou d'un plan de travail de cuisine. On choisit par exemple comme électrode supérieure une couche miroir, par exemple en aluminium ou en argent d'épaisseur de l'ordre de 100 nm. On peut aussi disposer un miroir en regard de la deuxième face 12. Le panneau lumineux 100 peut ainsi servir de miroir le jour et de source d'éclairement la nuit.
La figure 2 représente une vue schématique en coupe longitudinale d'un panneau lumineux 200 dans un deuxième mode de réalisation de l'invention.
Ce panneau 200 diffère du panneau 100 par les caractéristiques techniques suivantes : la couche diffusante est remplacée par une texturation du verre 42, sous forme de motifs géométriques réguliers, par exemple de sillons de taille micrométrique, ou en variante par ajout d'un cadre en plastique diffusant, le verre 1 est feuilleté avec un contre verre l', éventuellement plus mince et/ou biseauté, au moyen d'un intercalaire de feuilletage 5 tel que du PVB, de préférence extraclair pour maintenir une transparence satisfaisante et une deuxième face 12 éclairante, le dispositif 2 s'étend sur une zone limitée et centrale occupant par exemple 60 à 70 % de la surface du verre 1, entre la zone de lumière directe 31 et la zone de lumière par extraction 33, il y a une zone transparente non lumineuse (zone sombre), la face externe du contre verre V comprend un miroir métallique 11' en regard de la zone d'extraction 42 à la fois pour masquer cette zone et pour récupérer la lumière rétrodiffusée susceptible d'être réfractée, de préférence toute la tranche du panneau (tranche du verre 1, tranche de la feuille, tranche du contre verre l') comporte un miroir 14.
Le dispositif 2 est protégé par le feuilletage. On pourrait en variante former un double vitrage en remplaçant notamment le PVB par une lame d'air ou de préférence une lame de gaz inerte.
Le panneau 200 peut avoir les mêmes fonctions que le panneau lumineux 100 ou l'une des ses variantes précédemment décrites notamment ; être destiné au bâtiment, être une fenêtre éclairante, une porte éclairante, une baie vitrée, une verrière, une paroi de serre ou encore être une vitre latérale de véhicule ou un toit lumineux, notamment avec une luminance Ll supérieure à L2 et inférieure à L3, être une cloison transparente et éclairante entre deux pièces ou encore être une étagère, une tablette de réfrigérateur, une paroi d'un aquarium, notamment avec une luminance Ll sensiblement égale à L2 et inférieure à L3, - avoir au moins une zone de lumière directe formant un dessin, un logo, une signalisation, notamment avec une luminance Ll inférieure à L3, avoir sur chaque face 11, 12 une pluralité de zones de lumière directe, - avoir une seule face éclairante 11, par exemple être un luminaire, notamment une dalle éclairante ou un plafonnier, le contre verre l' étant par exemple doté d'un miroir ou remplacé par un miroir ou encore l'électrode avant étant un miroir. La figure 3 représente une vue schématique en coupe longitudinale d'un panneau lumineux 300 dans un troisième mode de réalisation de l'invention.
Ce panneau lumineux 300 diffère du panneau 100 par les caractéristiques techniques suivantes : la couche diffusante est remplacée par une zone rugueuse du verre 43, le rendant diffusant, par exemple par sablage, attaque chimique ou, en variante, par ajout d'un cadre en plastique diffusant, - le verre 1 est feuilleté avec un élément plan éventuellement opaque 6 ou réfléchissant au moins en surface, éventuellement plus mince et/ou biseauté, au moyen d'un intercalaire de feuilletage 5 tel que du PVB, de préférence mince et/ou extraclair, le dispositif 2 s'étend sur une zone limitée et centrale occupant 60 à 70 % de la surface du verre 1, est assemblé sur l'élément plan
6, le dispositif 2 est à émission principale par l'électrode avant (la plus proche du verre 1) choisie transparente, par exemple de l'ITO, le panneau 300 présente une seule face éclairante 11, - éventuellement les bords 13' du verre 1 sont droits.
L'élément 6 peut être une feuille métallique, en argent ou en aluminium, servant d'électrode arrière.
Le panneau lumineux 300 peut avoir certaines des fonctions déjà décrites notamment : - être un luminaire, notamment une dalle éclairante ou un plafonnier, avec une luminance L3 restant supérieure la luminance Ll, avoir au moins une zone de lumière directe formant un dessin, un logo, une signalisation, - avoir sur la face 11 une pluralité de zones de lumière directe.
Les figures 4a et 4b représentent respectivement des vues schématiques de face et en coupe longitudinale d'un panneau lumineux 400 dans un quatrième mode de réalisation de l'invention. Ce panneau 400 diffère du panneau 100 par les caractéristiques techniques suivantes : le dispositif électroluminescent 2 est remplacé par des diodes électroluminescentes (LED) 2', ces diodes émettant par exemple dans le bleu, ayant par exemple un diagramme d'émission de type « bat wing » et formant un élément lumineux signalétique 31', par exemple une flèche, la couche diffusante est remplacée par une couche 44 à base de particules luminescentes à la fois diffusantes et émettant dans le jaune pour produire une lumière blanche à partir de la lumière bleue, par exemple du Y3AI5Oi2:Ce, cette couche 44 formant deux bandeaux périphériques latéraux, le panneau présente une seule face éclairante 11, qui présente dans une zone centrale, une couche 7 à base de particules luminophores transparentes émettant dans le jaune pour produire une lumière blanche à partir de la lumière bleue, par exemple des particules dites « core-shell », par exemple à base de ZnS pour la coquille et de CdSe pour le cœur, la face 12 comprend deux couches miroir 12' en regard des bandes diffusantes 44.
Dans la zone de lumière directe 31, lorsque les diodes 2' sont éteintes, le panneau lumineux est globalement transparent de transmission lumineuse globale TL de l'ordre de 85% et de réflexion lumineuse RL de l'ordre de 15%.
Les diodes 2' peuvent aussi avoir une fonction décorative. Ces diodes peuvent être régulièrement réparties dans la zone centrale.
Dans une variante, les diodes 2' émettant une lumière blanche, la couche 7 peut être supprimée et la couche 44 peut être simplement à base de particules diffusantes, par exemple d'alumine.
Dans une autre variante, les diodes 2' émettant dans le proche UV, on choisit alors une couche de luminophore transparent et excitable dans le proche uv et une couche diffusante avec des luminophores excitables dans le proche uv.
Dans une autre variante, la couche 7 est supprimée et le dispositif électroluminescent 2 est conservé et forme l'élément lumineux signalétique 31'.
Les diodes électroluminescentes 2' peuvent aussi être remplacées par un TDEL formant la flèche 31' ou tout autre élément signalétique. La couche 7 est alors supprimée. Les figures 5a et 5b représentent respectivement des vues schématiques de face et en coupe longitudinale d'un panneau lumineux 500 dans un cinquième mode de réalisation de l'invention. Ce panneau lumineux 500 diffère du panneau 100 par les caractéristiques techniques décrites ci-après.
Le dispositif électroluminescent 2 est remplacé par une couche photoluminescente 2" transparente, centrée, et s'étendant sur 80 % de la face 11. Cette couche 2" est à base de nanoparticules luminophores excitables dans l'UV et émettant un ou des rayonnements dans le visible, par exemple des particules dites « core-shell », par exemple à base de ZnS pour la coquille et de CdSe pour le cœur.
L2 est identique à Ll. Et, dans les zones de lumière directe 31, 32, lorsque la couche 2" n'est pas excitée, le panneau lumineux est transparent de transmission lumineuse TL de l'ordre de 85 % et de réflexion lumineuse RL de l'ordre de 15 %.
Le panneau 500 comprend une source de rayonnement guidé choisie
UV, de préférence dans le proche UV, disposée sur un bord droit et sans miroir de la tranche 13. Il s'agit par exemple d'une série de diodes 20, sous forme de puces semiconductrices collées sur la tranche. En variante on choisit un tube néon.
Le rayonnement UV se propage par réflexions totales dans l'épaisseur du verre 1 et est extrait par une bande diffusante latérale 44' à base de particules luminescentes convertissant l'UV en lumière visible et de particules diffusantes et, par exemple un mélange de CaS: Eu, Tm 2+ émettant dans le rouge, de SrAI2O4: Eu2+ émettant dans le vert et de particules « core-shell émettant dans le bleu. Cette extraction est réalisée sur la même face 11.
Le rayonnement émis par la couche 2" en direction du substrat est en partie guidé et extrait dans la zone 44'. L3 peut être de l'ordre de 1000 cd/m2.
Naturellement, pour chacun des modes de réalisation on peut substituer ou ajouter certaines caractéristiques d'un ou des autres modes de réalisation notamment le type d'extraction, le caractère monolithique ou multiple du panneau, le type de source de lumière, Ia disposition et l'étendue de la source de lumière, le choix d'une ou de deux faces lumineuses.

Claims

REVENDICATIONS
1. Panneau lumineux (100 à 500) comportant : un substrat plan transparent (1) ayant une tranche (13, 13')/ deux faces principales (11, 12) et une épaisseur donnée, au moins une zone de lumière directe (31, 32, 32') au moyen d'une source de lumière (2, 2', 2") associée à l'une des faces principales
(H, 12), une source de rayonnement (2, 2', 2") visible et/ou ultraviolet, ledit rayonnement étant guidé par réflexions totales dans l'épaisseur du substrat, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une zone d'extraction (41 à 44') du rayonnement guidé, ladite zone d'extraction étant associée à l'une des faces principales (11) pour former une autre zone lumineuse (33) distincte de la zone de lumière directe et du côté de la face principale (11) associée à la zone d'extraction (41 à 44'), la zone de lumière directe (31) présente une luminance inférieure à la luminance de l'autre zone lumineuse (33).
2. Panneau lumineux (100 à 500) selon la revendication 1 caractérisé en ce que la zone de lumière directe (31, 32, 32') occupe une surface égale à au moins 50 % de la face principale du substrat (1), notamment centrale.
3. Panneau lumineux (100, 200, 400, 500) selon l'une des revendications 1 à 2 caractérisé en ce que dans la zone de lumière directe (31, 31'), lorsque la source de lumière (2, 2') est éteinte, le panneau lumineux est transparent ou globalement transparent, notamment de transmission lumineuse TL éventuellement globale supérieure à 20 % et de réflexion lumineuse RL inférieure à 50 %, et en ce que, de préférence, la source de lumière (2) est surfacique notamment un dispositif à couche électroluminescente organique ou inorganique.
4. Panneau lumineux (300) selon l'une des revendications 1 à 2 caractérisé en ce que dans la zone de lumière directe (31), lorsque la source de lumière (2) est éteinte, le panneau lumineux forme un miroir.
5. Panneau lumineux (100 à 400) selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que Ia source de lumière est unique, et est constituée de préférence d'un dispositif électroluminescent.
6. Panneau lumineux (100 à 400) selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que la source de lumière (2, 2') forme, de préférence consiste en, la source dudit rayonnement guidé qui est choisi visible.
7. Panneau lumineux (500) selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que la source de rayonnement guidée choisie ultraviolet (20) est disposée sur la tranche (13) et la source de lumière (2") est une couche photoluminescente excitable par ledit rayonnement UV.
8. Panneau lumineux (100, 200, 400, 500) selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que la source de lumière (2, 2', 2") est directement sur l'une des faces principales et de préférence la zone d'extraction (41, 42, 44) est associée à la face principale opposée à la face principale avec la source de lumière.
9. Panneau lumineux (200,300) selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que la source de lumière (2) est collée ou de préférence feuilletée avec un autre substrat plan (1', 6) notamment transparent, à l'aide d'un intercalaire de feuilletage (5), notamment extraclair ou en ce que le substrat forme une feuille de verre d'un double vitrage et la source de lumière est de préférence disposée à l'intérieur du double vitrage.
10. Panneau lumineux (100 à 500) selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que l'extraction est obtenue par l'un au moins des moyens suivants disposés dans ladite zone extraction : une couche diffusante (41, 44, 44'), de préférence minérale, le substrat rendu diffusant, notamment texture (42) ou rugueux (43), un élément diffusant, notamment texture ou rugueux, rapporté sur le substrat transparent.
11. Panneau lumineux (100 à 500) des revendications précédentes caractérisé en ce que le substrat transparent est verrier (1) de préférence avec au moins une zone microtexturée, sablée ou dépolie à l'acide pour former la zone d'extraction (42, 43).
12. Panneau lumineux (100, 200, 400) selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce qu'au moins l'un des bords de la tranche (13) forme avec la face principale associée à la source de lumière un angle externe (α) supérieur ou égal à 45° et inférieur à 90°, de préférence supérieur ou égal à 80°.
13. Panneau lumineux (100 à 500) selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce qu'au moins l'un des bords de Ia tranche (13) est réfléchissant, et comporte de préférence un miroir (14).
14. Panneau lumineux selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que le substrat transparent est un verre présentant un coefficient d'absorption inférieur à 2,5 m'1, de préférence inférieur à 0,7 m"1 à la longueur d'onde du rayonnement guidé.
15. Panneau lumineux (100 à 500) selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que l'épaisseur dudit substrat transparent (1) est d'au moins 1 mm, de préférence d'au moins 5 mm.
16. Panneau lumineux (100 à 500) selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il forme un panneau éclairant et/ou un panneau décoratif et/ou un panneau architectural et/ou un panneau de signalisation ou d'affichage.
17. Panneau lumineux (100 à 500) selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il forme un vitrage destiné au bâtiment, comme une façade, une fenêtre éclairante, un vitrage destiné à un véhicule de transport, comme une lunette arrière, une vitre latérale ou un toit d'automobile, ou à tout autre véhicule terrestre, aquatique ou aérien, un panneau pour l'éclairage routier ou urbain, un vitrage destiné au mobilier urbain ou domestique, une dalle éclairante, un plafonnier, un panneau d'abribus, une paroi d'un présentoir, d'un étalage de bijouterie ou d'une vitrine, un élément d'étagère ou de meuble, une façade d'un meuble, une tablette éclairante de réfrigérateur, une paroi d'aquarium, d'une serre, un miroir éclairant.
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