WO2008074777A1 - Panneau lumineux a leds avec un revetement electro conducteur et reflechissant - Google Patents

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WO2008074777A1 PCT/EP2007/064074 EP2007064074W WO2008074777A1 WO 2008074777 A1 WO2008074777 A1 WO 2008074777A1 EP 2007064074 W EP2007064074 W EP 2007064074W WO 2008074777 A1 WO2008074777 A1 WO 2008074777A1
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light
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Hugues Lefevre
Antoine Luijkx
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Agc Flat Glass Europe Sa
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Definitions

  • the present invention relates to a light panel comprising a rigid substrate and light emitting diodes (LEDs).
  • the invention is directed to a light panel whose coating comprises a reflective layer.
  • a lighting device comprising a transparent glass backing board coated with electrically conductive strips on which light-emitting diodes emitting their light through the transparent support (US Pat. No. 6,270,236 B1) are mounted.
  • This known device does not disclose a reflective layer.
  • the object of the invention is to provide a light panel which is also a mirror by its visible light reflecting properties.
  • the invention relates to a light panel as defined in claim 1.
  • the light panel according to the invention comprises a rigid substrate.
  • rigid substrate is meant here a solid body of flat shape, that is to say of small thickness compared to its other dimensions and mechanical resistance to bending and torsional stress sufficient to not deform under the action of external stresses that are commonly encountered in the environment
  • the rigid substrates used generally withstand the wind, and bad weather in general, found in the environments where these panels are used, including ice and snow.
  • the substrate can be in the form of a rigid plate made of a single material or on the contrary be the result of an assembly of several sheets
  • the substrate comprises at least one glass sheet.
  • the rigid substrate is coated with a coating comprising a layer that reflects the visible light in the direction and direction of observation by a user.
  • this coating has a haze of at most 5% in its portion located on the observation side, that is to say on the side of the LED's light emission.
  • the veil of a transparent medium is measured in light transmission and is directly related to the scattering of light in directions other than incident light radiation. It has a marked impact on the diffuse reflection of this medium when it is coated with a reflective layer due to the fact that any ray incident on the panel crosses twice the transparent medium before reaching the eye of the observer.
  • the diffuse reflection measurement is therefore often taken for an estimation of the haze of a transparent medium coated with a reflective layer.
  • a panel having a diffuse reflection coefficient R 1 of 0.1 to 1.5% is preferred. More preferably still are panels having a diffuse reflection R vd of 0.1 to 0.6%.
  • the diffuse reflection coefficient is measured with a spectrophotometer equipped with an integrating sphere.
  • a spectrophotometer of Perkin-Elmer ® 900 type gave excellent results.
  • the front face of the panel whose web must be measured is applied tangentially to the sphere so as to close a small opening of its surface.
  • a monochromatic incident ray delivered by a monochromator device of the spectrophotometer is directed to the sample to be measured closing the aperture in the sphere, at an angle of small value by perpendicular to the surface of the sample.
  • An opposite aperture in the sphere in the direction of the low symmetrical angle on the other side of the perpendicular allows the output of the light beam speculatively reflected by the reflective surface of the sample, the sphere trapping all light rays diffuse reflected in any other direction.
  • a photoelectric sensor located elsewhere on the surface of the sphere measures at an angle of observation of 10 ° the total diffuse monochromatic light integrated by the sphere.
  • the diffuse reflection coefficient R ⁇ is then calculated as follows, by integrating all the monochromatic diffuse lights over the entire range of wavelengths of the visible spectrum:
  • ⁇ ( ⁇ ) is the total spectral diffuse light
  • V ( ⁇ ) is the spectral light sensitivity of an average human eye
  • D65 ( ⁇ ) is the relative spectral distribution of the normalized illuminant
  • the coating comprises an electro-conductive structure transparent to visible light and situated on the side of the reflecting face reflective layer.
  • electro-conductive structure is meant an electroconductive layer of the pyrolytic type or obtained by vacuum magnetron sputtering ("magnetron sputtering").
  • the electroconductive layer is a pyrolytic layer deposited on the surface of the glass at temperatures ranging from 500 to 750 ° C.
  • the conductive pyrolytic layer has been deposited at temperatures of 570 to 660 ° C.
  • a layer of this type can be deposited directly on the hot glass ribbon, at the exit of the step in which the molten glass floats on the surface of a liquid metal tin bath, in the well-known manufacturing process of float glass. Deposition can be done by spraying (spraying) fine drops of liquid or by chemical vapor deposition.
  • the pyrolytic layer is a chemically deposited layer in the vapor phase.
  • this pyrolytic layer is essentially SnO 2 doped with fluorine and / or antimony.
  • a pyrolytic layer consisting essentially of fluorine-doped SnO 2 gave excellent results.
  • the thickness of this pyrolytic layer must be carefully adapted to provide adequate surface electrical resistance. Thicknesses of the pyrolytic layer should advantageously be from 250 to 500 nm. A thickness of about 300 nm gave excellent results.
  • the surface resistance of a conductive layer adapted to the invention is from 1 to 50 ⁇ / D. Preferably, this resistance is 1 to 15 ⁇ / D. Surface resistances of 1.5 to 12 ⁇ / D gave excellent results.
  • the light transmission of such a pyrolytic conductive layer is generally not less than 50% and preferably not less than 75%, the measurement being made under standard illuminant D65 by the CIE (International Commission for Lighting) and with a solid angle of 2 °. Layers providing a light transmission of 76 to 79% gave excellent results.
  • the conductive layer has a total surface roughness of 20 to 40 nm and preferably 20 to 30 nm. Total surface roughness (R) is the sum of the greatest height of the protuberances (R prot ) and the greatest depth of the wells (R p J measured using an atomic force microscope). last delivers individual heights h ⁇ for each point of the surface in two perpendicular directions i and j, R 1 can be calculated as follows:
  • N is the total number of measurements.
  • the electroconductive layer is a layer obtained by magnetron sputtering ("magnetron sputtering").
  • the layer may be a soft layer consisting of a stack of the following elementary layers:
  • TiO 2 / ZnO / Ag / Ti / ZnO / SnO 2 The surface resistance of these magnetron layers is generally from 1 to 20 ⁇ / D and preferably from 1 to 10 ⁇ / D. A surface resistance value of 5 ⁇ / D gave excellent results.
  • the light transmission of such a conductive layer is generally not less than
  • the magnetron conductive layer may also consist of a stack which comprises an Al-doped Zn electroconductive layer or an indium-doped indium oxide (“ITO" layer) layer.
  • the surface resistance of these layers is about 4 to 50 ⁇ / D and preferably about 4 to 15 ⁇ / D.
  • the light transmission of such a conductive layer applied to clear glass (4 mm thick) is generally not less than 80% and, preferably 84%, the measurement being made under standard illuminant D65 by the CIE (Commission International Lighting) and with a solid angle of 2 °.
  • Pyrolytic layers are generally preferred to magnetron layers because of their higher mechanical resistance to scratching.
  • the reflective layer of the panel may only partially reflect the incident visible light. This is for example the case of a mirror whose silver layer is not completely opaque and passes part of the light.
  • one option is to arrange the LED's in such a way that their luminous flux is directed towards the partial reflecting layer in order to be able to easily cross it. In this way, a luminous mirror is made, which at the same time illuminates the objects it reflects. Instead of partially reflecting the incident visible light, the reflective layer of the panel can also fully reflect incident light and.
  • Another variant is, on the contrary, the case of a mirror reflecting layer which totally reflects the incident visible light.
  • This is for example the case of a lighting panel light in which a reflective layer is cut and absent on small areas to the right of each LED's.
  • This is also the case of a panel in which a reflective layer is located at the rear of the LED's with respect to the direction of emission of the luminous flux, thus improving the intensity of the flux by reference of the non-directed light. in the direction of the main flow and that would be lost in the absence of this provision.
  • the conductive layer may be merged with the reflective layer.
  • the electrical supply connectors of each LED it is advantageous for the electrical supply connectors of each LED to be in contact with the electro-conductive structure.
  • areas serving as power supply and evacuation tracks have been isolated from the remainder of the electrically conductive structure by thin insulating strips cut therein. These insulating strips could, for example be removed by the action of a laser beam. These insulating strips can be almost invisible to the naked eye.
  • the width of an insulating strip is less than 150 ⁇ m, preferably less than 100 ⁇ m. In a particularly preferred manner, these strips have a width of less than 50 ⁇ m and most preferably less than 10 ⁇ m.

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Abstract

Panneau lumineux comprenant un substrat rigide enduit d'un revêtement électro conducteur qui alimente des diodes électroluminescentes (LEDS) et qui comprend une couche dont une des faces réfléchit la lumière visible.

Description

PANNEAU LUMINEUX A LEDS AVEC UN REVETEMENT ELECTRO CONDUCTEUR ET REFLECHISSANT
La présente invention concerne un panneau lumineux comprenant un substrat rigide et des diodes électroluminescentes (LED's). L'invention s'adresse à un panneau lumineux dont un revêtement comprend une couche réfléchissante.
On connaît un dispositif d'éclairage comprenant un panneau de 5 support transparent en verre revêtu de bandes conductrices de l'électricité sur lesquelles sont montées des diodes électroluminescentes émettant leur lumière au travers du support transparent (brevet US 6,270,236 Bl).
Ce dispositif connu ne divulgue toutefois pas de couche réfléchissante.
L'invention a pour but de fournir un panneau lumineux qui est aussi 10 un miroir par ses propriétés de réflexion de la lumière visible.
A cet effet, l'invention concerne un panneau lumineux tel que défini dans la revendication 1.
Les revendications dépendantes définissent d'autres formes possibles de réalisation de l'invention, dont certaines sont préférées.
15 Le panneau lumineux selon l'invention comprend un substrat rigide.
Par substrat rigide on entend ici un corps plein de forme plate, c'est-à-dire de faible épaisseur comparée à ses autres dimensions et de résistance mécanique aux sollicitations de flexion et de torsion suffisante pour ne pas se déformer sous l'action de sollicitations extérieures que l'on rencontre couramment dans le milieu ambiant
20 dans lequel on utilise généralement le panneau. En particulier, les substrats rigides utilisés résistent généralement bien au vent, et aux intempéries en général, que l'on rencontre dans les milieux d'utilisation de ces panneaux, y compris la glace et la neige. Le substrat peut se présenter sous la forme d'une plaque rigide constituée d'un matériau unique ou au contraire être le résultat d'un assemblage de plusieurs feuilles
25 ou plaques du même matériau ou de matériaux différents collés ou soudés les uns aux autres. Des exemples sont des plaques métalliques, des plaques en céramique, en bois, en matière plastique ou en verre. Les matières transparentes aux longueurs d'ondes du spectre de la lumière visible sont préférées. Parmi celles-ci, les verres inorganiques traditionnels sont préférés, en particulier les verres sodo-calciques. De préférence, le substrat comprend au moins une feuille de verre.
Selon l'invention, le substrat rigide est enduit d'un revêtement comprenant une couche qui réfléchit la lumière visible dans la direction et le sens de l'observation par un utilisateur.
Il est avantageux que ce revêtement présente un voile ("haze") de 5 % au plus dans sa portion située du côté de l'observation, c'est-à-dire du côté de l'émission lumineuse des LED's.
Le voile d'un milieu transparent est mesuré en transmission de la lumière et est directement lié à la diffusion de la lumière dans les directions autres que celles du rayonnement lumineux incident. Il a un impact marqué sur la réflexion diffuse de ce milieu lorsque celui-ci est revêtu d'une couche réfléchissante en raison du fait que tout rayon incident sur le panneau traverse deux fois le milieu transparent avant d'atteindre l'oeil de l'observateur. On prend par conséquent souvent la mesure de réflexion diffuse pour une estimation du voile d'un milieu transparent revêtu d'une couche réfléchissante. Un panneau ayant un coefficient de réflexion diffuse R^1 de 0,1 à 1,5 % est préféré. Plus préféré encore sont les panneaux présentant une réflexion diffuse Rvd de 0,1 à 0,6 %.
On mesure le coefficient de réflexion diffuse avec un spectrophotomètre équipé d'une sphère d'intégration. Un spectrophotomètre de type Perkin-Elmer® 900 a donné d'excellents résultats. La face avant du panneau dont le voile doit être mesuré est appliquée tangentiellement sur la sphère de façon à obturer une petite ouverture de sa surface. Un rayon incident monochromatique délivré par un dispositif monochromateur du spectrophotomètre est dirigé vers l'échantillon à mesurer obturant l'ouverture dans la sphère, selon un angle de faible valeur par rapport à la perpendiculaire à la surface de l'échantillon. Une ouverture opposée dans la sphère située dans la direction de l'angle de faible valeur symétrique de l'autre côté de la perpendiculaire permet la sortie du rayon lumineux réfléchi spéculairement par la surface réfléchissante de l'échantillon, la sphère piégeant tous les rayons lumineux diffus réfléchis dans toute autre direction. Un capteur photoélectrique situé ailleurs sur la surface de la sphère mesure sous un angle d'observation de 10° la lumière monochromatique diffuse totale intégrée par la sphère. Le coefficient de réflexion diffuse R^ est alors calculé comme suit, en intégrant l'ensemble des lumières diffuses monochromatiques sur la totalité de la gamme des longueurs d'onde du spectre visible :
Figure imgf000004_0001
ou,
^(λ) est la lumière diffuse spectrale totale,
V(λ) est la sensibilité lumineuse spectrale d'un oeil humain moyen
et D65(λ) est la distribution spectrale relative de l'illuminant normalisé
"D65".
Il faut noter que dans le cas où le rayon monochromatique incident n'est pas proche de la perpendiculaire à la surface de l'échantillon, comme pour les mesures décrites ci-dessus, mais est au contraire proche de la tangente à cette surface, la réflexion diffuse mesurée dans ces conditions doit aussi rester faible.
Selon l'invention, le revêtement comprend une structure électro conductrice transparente à la lumière visible et située du côté de la face réfléchissante de la couche réfléchissante. Par structure électro conductrice on entend une couche électro conductrice du type pyrolytique ou obtenue par pulvérisation cathodique magnétron sous vide ("magnetron sputtering").
Dans un premier mode de réalisation de l'invention, la couche électro conductrice est une couche pyrolytique déposée sur la surface du verre à des températures allant de 500 à 750 0C. De préférence, la couche pyrolytique conductrice a été déposée à des températures de 570 à 660 0C. Une couche de ce type peut être déposée directement sur le ruban de verre chaud, à la sortie de l'étape dans laquelle le verre fondu flotte à la surface d'un bain d'étain métallique liquide, dans le procédé de fabrication bien connu du verre flotté ("float glass"). Le dépôt peut être fait par pulvérisation (spray) de fines gouttes de liquide ou par dépôt chimique en phase vapeur. Avantageusement, la couche pyrolytique est une couche déposée chimiquement en phase vapeur. Généralement, la nature de cette couche pyrolytique est essentiellement du SnO2 dopé avec du fluor et/ou de l'antimoine. Une couche pyrolytique consistant essentiellement de SnO2 dopé avec du fluor a donné d'excellents résultats. L'épaisseur de cette couche pyrolytique doit être adaptée soigneusement afin de fournir une résistance électrique de surface adéquate. Des épaisseurs de la couche pyrolytique devraient avantageusement se situer de 250 à 500 nm. Une épaisseur d'environ 300 nm a donné d'excellents résultats. La résistance de surface d'une couche conductrice adaptée à l'invention se situe de 1 à 50 Ω/D. De préférence, cette résistance est de 1 à 15 Ω/D. Des résistances de surface de 1,5 à 12 Ω/D ont donné d'excellents résultats.
Lorsqu'elle est appliquée sur du verre clair (4 mm d'épaisseur), la transmission lumineuse d'une telle couche conductrice pyrolytique n'est généralement pas inférieure à 50 % et, de préférence, pas inférieure à 75 %, la mesure étant faite sous illuminant standardisé D65 par la CIE (Commission Internationale de l'Eclairage) et avec un angle solide de 2°. Des couches fournissant une transmission lumineuse de 76 à 79 % ont donné d'excellents résultats. Dans ce mode de réalisation, la couche conductrice a une rugosité totale de surface de 20 à 40 nm et, de préférence, de 20 à 30 nm. Par rugosité totale de surface (R,) on entend la somme de la plus grande hauteur des protubérances (Rprot)et de la plus grande profondeur des puits (RpJ mesurée à l'aide d'un microscope à force atomique. Ce dernier délivre des hauteurs individuelles h^ pour chaque point de la surface selon deux directions perpendiculaires i et j. R1 peut être calculé comme suit :
R t = T JL?Vprot + Ω JLV p prit
ou :
R = max(hï; - hmo,
UJ
R pit min(hy - hmoy
UJ
Figure imgf000006_0001
N étant le nombre total de mesures.
Toute méthode connue peut être utilisée pour réaliser cette rugosité de surface. De bons résultats ont été obtenus avec un verre "float" revêtu d'une couche électro conductrice qui a été polie mécaniquement à l'aide d'abrasifs pendant le temps nécessaire à l'obtention de la rugosité désirée.
Dans un deuxième mode de réalisation de l'invention, la couche électro conductrice est une couche obtenue par pulvérisation cathodique magnétron sous vide ("magnétron sputtering"). Par exemple, la couche peut être une couche tendre constituée d'un empilage des couches élémentaires suivantes :
TiO2 / ZnO / Ag / Ti / ZnO / SnO2 La résistance de surface de ces couches magnétron est généralement de 1 à 20 Ω/D et, de préférence de 1 à 10 Ω/D. Une valeur de résistance de surface de 5 Ω/D a donné d'excellents résultats.
Lorsqu'elle est appliquée sur du verre clair (4 mm d'épaisseur) , la trans- mission lumineuse d'une telle couche conductrice n'est généralement pas inférieure à
40 % et, de préférence, pas inférieure à 80 %, la mesure étant faite sous illuminant standardisé D65 par la CIE (Commission Internationale de l'Eclairage) et avec un angle solide de 2°.
La couche conductrice magnétron peut aussi être constituée d'un empilage qui comprend une couche électro conductrice Zn dopé Al ou encore une couche d'oxyde d'indium dopé Sn (couche "ITO"). La résistance de surface de ces couches est d'environ 4 à 50 Ω/D et, de préférence d'environ 4 à 15 Ω/D.
La transmission lumineuse d'une telle couche conductrice appliquée sur du verre clair (4 mm d'épaisseur) n'est généralement pas inférieure à 80 % et, de préférence 84 %, la mesure étant faite sous illuminant standardisé D65 par la CIE (Commission Internationale de l'Eclairage) et avec un angle solide de 2°.
On préfère généralement les couches pyrolytiques aux couches magnétron, en raison de leur résistance mécanique à la rayure plus élevée.
Dans l'un ou l'autre de ces deux modes de réalisation de la couche conductrice, la couche réfléchissante du panneau peut ne réfléchir que partiellement la lumière visible incidente. C'est par exemple le cas d'un miroir dont la couche argentique n'est pas totalement opaque et laisse passer une partie de la lumière.
Dans cette variante, une option est de disposer les LED's de manière telle que leur flux lumineux soit dirigé vers la couche réfléchissante partielle afin de pouvoir aisément la traverser. On réalise de cette façon un miroir lumineux qui éclaire en même temps les objets qu'il réfléchit. Au lieu de réfléchir partiellement la lumière visible incidente, la couche réfléchissante du panneau peut aussi réfléchir totalement la lumière incidente et.
Une autre variante est au contraire le cas d'une couche réfléchissante miroir qui réfléchit totalement la lumière visible incidente. C'est par exemple le cas d'un panneau lumineux d'éclairage dans lequel une couche réfléchissante est découpée et absente sur de petites surfaces au droit de chacune des LED's. C'est aussi le cas d'un panneau dans lequel une couche réfléchissante est située à l'arrière des LED's par rapport à la direction de l'émission du flux lumineux, améliorant ainsi l'intensité du flux par renvoi de la lumière non dirigée dans la direction du flux principal et qui serait perdue en l'absence de cette disposition.
Dans une autre variante encore, la couche conductrice peut être confondue avec la couche réfléchissante.
Dans un des modes de réalisation décrit plus haut, il est avantageux que les connecteurs électriques d'alimentation de chaque LED soient en contact avec la structure électro conductrice. Dans ce mode de réalisation, on préfère que des zones faisant office de pistes d'amenée et d'évacuation du courant électrique aient été isolées du reste de la structure électro conductrice par de fines bandes isolantes découpées dans celle-ci. Ces bandes isolantes ont pu, par exemple être enlevées par l'action d'un rayon laser. Ces bandes isolantes peuvent être quasi invisibles à l'oeil nu. Avantageusement, la largeur d'une bande isolante est inférieure à 150 μm, de préférence inférieure à 100 μm. De manière particulièrement préférée, ces bandes ont une largeur inférieure à 50 μm et de manière la plus préférée, inférieure à 10 μm.

Claims

REVENDICATIONS
1. Panneau lumineux comprenant un substrat rigide enduit d'un revêtement électro conducteur qui alimente des diodes électroluminescentes (LEDs), caractérisé en ce que le revêtement comprend une couche dont une des faces réfléchit la lumière visible.
2. Panneau lumineux selon la revendication 1, caractérisé en ce que le revêtement présente un voile en transmission de 5 % au plus dans sa portion située du côté de la face réfléchissante de la couche réfléchissante.
3. Panneau lumineux selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le revêtement comprend une structure électro conductrice transparente à la lumière visible et située du côté de la face réfléchissante de la couche réfléchissante.
4. Panneau lumineux selon la revendication 2, caractérisé en ce que le revêtement comprend une structure électro conductrice transparente à la lumière visible et située du côté opposé à la face réfléchissante de la couche réfléchissante.
5. Panneau lumineux selon une quelconque des revendications 2 à
4, caractérisé en ce que la structure électro conductrice est du type pyrolytique ou magnétron sous vide.
6. Panneau lumineux selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la structure électro conductrice est du type pyrolytique déposé par spray de liquide ou par la technique CVD.
7. Panneau lumineux selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le revêtement présente une rugosité de surface de 20 à 40 nm.
8. Panneau lumineux selon la revendication 5, caractérisé en ce que la structure électro conductrice est obtenue par pulvérisation cathodique magnétron sous vide ("magnétron sputtering").
9. Panneau lumineux selon une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la transmission lumineuse de la structure électro conductrice est d'au moins 84 % lorsqu'elle est appliquée sur un verre clair de 4 mm d'épaisseur, la mesure étant faite sous illuminant normalisé D65, avec un angle solide de 2 degrés.
10. Panneau lumineux selon une quelconque des revendications 2 à 9, caractérisé en ce que la couche réfléchissante ne réfléchit que partiellement la lumière visible incidente.
11. Panneau lumineux selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les LED's sont disposées de manière telle que leur flux lumineux traverse la couche réfléchissante partielle.
12. Panneau lumineux selon une quelconque des revendications 2 à 9, caractérisé en ce que la couche réfléchissante est une couche miroir qui réfléchit totalement la lumière visible.
13. Panneau lumineux selon une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le substrat comprend au moins une feuille de verre.
14. Panneau lumineux selon une quelconque des revendications 3 à 9, caractérisé en ce que les connecteurs électriques d'alimentation des LEDs sont en contact avec la structure électro conductrice.
15. Panneau lumineux selon une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que des zones faisant office de pistes d'amenée et d'évacuation du courant électrique ont été isolées du reste de la structure électro conductrice par de fines bandes isolantes découpées dans celle-ci.
16. Panneau lumineux selon une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le revêtement électro conducteur présente une résistance de surface de 1 à 15 Ω/D .
PCT/EP2007/064074 2006-12-18 2007-12-17 Panneau lumineux a leds avec un revetement electro conducteur et reflechissant WO2008074777A1 (fr)

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