L'invention est relative à un dispositif d'éclairage à diodes électroluminescentes équipé d'un dissipateur d'énergie thermique, et trouvera une application particulière comme tête d'éclairage pour lampadaire.

Le domaine de l'invention est celui des dispositifs d'éclairage publics, tels que lampadaires ou similaires.

Dans le domaine de l'éclairage public, on connait des têtes d'éclairage comprenant un abat-jour, équipé de matrices de diodes électroluminescentes et d'un dissipateur de chaleur pour évacuer la chaleur engendrée par lesdites diodes.

Par exemple le document EP2189 709A1 divulgue un dispositif d'éclairage à diodes électroluminescentes, plus particulièrement un lampadaire, comprenant un dissipateur de chaleur.

Cet abat-jour comprend une tôle supérieure et une tôle inférieure conformées et assemblées entre elles de manière à former un corps creux recevant intérieurement des rails de diodes électroluminescentes. Les tôles sont pourvues de perforations de manière à constituer un abat-jour, perméable à l'air, constituant un dissipateur de chaleur.

La mise en température de cet abat-jour permet de créer, par les phénomènes de convention, un flux d'air assurant le refroidissement des diodes électroluminescentes.

D'autres dispositifs d'éclairage à diodes électroluminescentes, chacun équipé d'un dissipateur de chaleur, sont connus de l'état de la technique, tels que par exemple, ceux des documents WO2010/119146A1 ou encore WO2009/157662A2. Un autre dispositif d'éclairage est connu de US2011/0194280 qui montre les caractéristiques du préambule de la revendication 1.

Le but de la présente invention est de proposer un dispositif d'éclairage à diodes électroluminescentes équipé d'un dissipateur d'énergie thermique, et dont les performances de refroidissement sont améliorées.

Un autre but de la présente invention est de proposer un tel dispositif d'éclairage intégrant la partie d'électronique nécessaire à l'alimentation, voir au pilotage des diodes électroluminescentes.

Un autre but de la présente invention est de proposer un tel dispositif d'éclairage de conception simplifiée, minimisant le nombre de pièces requises à sa fabrication.

Un autre but de la présente invention est de proposer un tel dispositif d'éclairage ne nécessitant que peu d'entretien.

D'autre buts et avantages apparaîtront au cours de la description qui va suivre qui n'est donnée qu'à titre indicatif et qui n'a pas pour but de la limiter.

L'invention concerne un dispositif d'éclairage à diodes électroluminescentes équipé d'un dissipateur d'énergie thermique comprenant un radiateur.

Selon l'invention, le dissipateur d'énergie thermique comprend :

• un corps de base, l'une des faces du corps de base, dite face d'éclairage supportant lesdites diodes électroluminescentes, ladite face d'éclairage étant destinée à être dirigée vers le bas, l'autre face du corps de base, dite face de transmission de chaleur étant en contact avec le radiateur,
• le radiateur constitué par un élément monobloc comprenant :
  • une plaque, l'une des faces de la plaque étant en contact avec ladite face de transmission de chaleur du disque,
  • des ailettes s'étendant autour de ladite plaque, lesdites ailettes étant orientées sensiblement perpendiculaires à ladite plaque, de telle façon à permettre le refroidissement des diodes électroluminescentes par convection naturelle.

Par ailleurs et selon l'invention :

• ladite face de la plaque du radiateur en contact avec la face de transmission de chaleur est dite face inférieure, des parois dudit élément monobloc s'étendant en saillie depuis l'autre face de la plaque, dite face supérieure, lesdites parois étant orientées sensiblement perpendiculaires à ladite plaque, lesdites ailettes étant solidaires par leur bord intérieur desdites parois ;
• le dispositif présente un groupe d'alimentation, lesdites parois dudit élément monobloc formant un logement, notamment de forme rectangulaire, à l'intérieur duquel est reçu le groupe d'alimentation ;
• le groupe d'alimentation est reçu dans un boitier positionné dans ledit logement de telle façon à créer une lame d'air entre l'intérieur du logement et le boitier du groupe d'alimentation, ladite plaque dudit radiateur présentant des orifices d'évents de telle façon à autoriser la circulation de ladite lame d'air par convection naturelle.

Selon un mode de réalisation de l'invention :

• le corps de base présente un chanfrein sur sa circonférence entre ladite face de transmission et la tranche du corps de base,
• la face de la plaque du radiateur en contact avec ladite face de transmission de chaleur présente une cavité de forme complémentaire à celle du corps de base, avec une surface plane en contact avec la face de transmission de chaleur et une partie biseautée en contact avec le chanfrein.

Selon des caractéristiques optionnelles de l'invention, prises seules ou en combinaison :

• ledit radiateur est dit premier radiateur, le groupe d'alimentation comprenant un deuxième radiateur, distinct dudit premier radiateur, ledit deuxième radiateur étant constitué par un élément monobloc pourvu d'ailettes, notamment prévues dans le prolongement des ailettes dudit premier radiateur;
• le dispositif présente une optique disposée au droit desdites diodes électroluminescentes et dans lequel la face de la plaque du dissipateur en contact avec la face de transmission de chaleur présente un épaulement dimensionné pour la réception de l'optique ;
• l'optique est maintenue dans l'épaulement par l'intermédiaire d'une bague amovible, un joint à cils permettant l'écoulement de l'eau de pluie sur la surface de l'optique ;
• la face d'éclairage du corps de base supportant lesdites diodes électroluminescentes comprend une partie médiane et, de part et d'autre, deux parties latérales en saillie, ladite partie médiane supportant des diodes électroluminescentes de couleur bleue noyées dans un gel phosphoré, le gel étant reçu dans la cavité formée entre lesdites deux parties latérales, les parties latérales recevant d'autres diodes électroluminescentes ;
• le corps de base est dans un métal à base de cuivre et ledit élément monobloc du dissipateur en aluminium, un revêtement à base d'argent, d'épaisseur inférieure à 100 microns, facilitant le transfert de chaleur entre le corps de base et ledit élément monobloc ;
• la longueur des ailettes selon ladite direction sensiblement perpendiculaire à la plaque est supérieure au tiers de la plus petite dimension du corps de base, selon une direction parallèle à ladite plaque.

L'invention concerne également un lampadaire équipé d'un dispositif d'éclairage conforme à l'invention, ladite face d'éclairage étant dirigée vers le bas.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante accompagnée des figures en annexe parmi lesquelles :

• La figure 1 est une vue en perspective d'un dispositif d'éclairage conforme à l'invention selon un mode de réalisation.
• La figure 2 est une vue de coupe du dispositif tel qu'illustré à la figure 1.
• La figure 3 est une vue en éclaté du dispositif tel qu'illustré à la figure 1.
• La figure 4 est une vue de coupe du dispositif tel qu'illustré à la figure 1.
• La figure 5 est une vue de détail de la matrice de diode supportée par le corps de base.
• La figure 6 est une vue de coupe de la matrice telle qu'illustrée à la figure 5,
• La figure 7 est une vue illustrant le relief particulier de la face d'éclairage du corps de base.
• La figure 8 est une vue en perspective de dessus d'un dispositif d'éclairage, selon un second mode de réalisation de l'invention, de forme rectangulaire,
• La figure 9 est une vue de dessous du dispositif de la figure 8.

Aussi l'invention concerne un dispositif d'éclairage 1 à diodes électroluminescentes 2 équipé d'un dissipateur d'énergie thermique comprenant un radiateur 3 et dont la fonction est d'assurer le refroidissement desdites diodes électroluminescentes 2.

Selon l'invention ledit dissipateur d'énergie thermique comprend :

• un corps de base 4, l'une des faces du corps de base 4, dite face d'éclairage 6 supportant lesdites diodes électroluminescentes 2, ladite face d'éclairage 6 étant destinée à être dirigée vers le bas, l'autre face du corps de base 4, dite face 7 de transmission de chaleur étant en contact avec le radiateur 3,
• ledit radiateur 3 constitué par un élément monobloc 30 comprenant :
  • une plaque 31, l'une des faces de la plaque étant en contact avec ladite face 7 de transmission de chaleur du disque 5,
  • des ailettes 32 s'étendant autour de ladite plaque 31, le cas échéant, radialement et régulièrement réparties autour de l'axe Δ du corps de base 4, lesdites ailettes 31 étant orientées sensiblement perpendiculairement à ladite plaque 31 de telle façon à permettre le refroidissement des diodes électroluminescentes 2 par convection naturelle.

De préférence, le corps de base 4 est dans un métal à base de cuivre et ledit élément monobloc 30 du radiateur 3 en aluminium.

Avantageusement un revêtement à base d'argent, d'épaisseur inférieure à 100 microns, notamment compris entre 10 et 70 microns (i.e 30 microns) peut être prévu entre le radiateur 3 et le corps de base afin de faciliter le transfert de chaleur entre ces deux éléments.

De même, les diodes électroluminescentes peuvent être assujetties (i.e soudées) sur la face d'éclairage 6 du disque 5 par l'intermédiaire d'un revêtement à base d'argent, d'épaisseur inférieure à 100 microns, notamment compris entre 10 et 70 microns (i.e. 30 microns).

Dans un tel système, la chaleur engendrée par les diodes électroluminescentes est transmise au corps de base 4, puis au radiateur 3.

La mise en température du radiateur 3 crée un gradient de température favorisant la circulation d'air entre les ailettes 32, par convection naturelle.

Selon l'exemple des figures 1 à 7, le corps de base 4 prend la forme générale d'un disque 5. Toutefois de nombreuses autres formes sont envisageables pour le corps de base 4 tel que par exemple un corps mince de forme carrée, en étoile ou autre...

Par ailleurs, les ailettes 32 sont, selon les exemples illustrés aux figures, dirigées suivant leur longueur strictement perpendiculairement au plan de la plaque 31.

Ces ailettes peuvent toutefois n'être pas strictement perpendiculaires au plan de la plaque 31, mais présenter une légère inclinaison avec la perpendiculaire, et notamment une inclinaison par rapport à la perpendiculaire comprise entre 0° et 15°.

Par ailleurs, selon l'exemple des figures 1 à 6, les ailettes 32 sont réparties angulairement, régulièrement autour de l'axe Δ du disque 5, dirigées selon des directions radiales.

D'autres agencements des ailettes 32 sont toutefois possibles les ailettes pouvant être parallèles entre elles, par sections, autour de ladite plaque 31.

Selon un mode de réalisation avantageux, illustré plus particulièrement aux figures 4 et 6 :

• le corps de base 4 (notamment le disque 5) présente un chanfrein 50 sur sa circonférence entre ladite face 7 de transmission de chaleur et la tranche du corps de base 4,
• la face de la plaque 31 du radiateur 3 en contact avec la face 7 de transmission de chaleur présente une cavité 33 de forme complémentaire à celle du corps de base 4, notamment du disque 5, avec une surface plane 34 en contact avec la face 7 de transmission de chaleur et une partie biseautée 35 en contact avec la surface du chanfrein 50.

Telle qu'illustrée dans l'exemple des figures 1 à 6 pour lequel le corps de base 4 est un disque 5, cette partie biseautée 35 est tronconique. Dans le cas d'un corps de base de forme carrée, cette partie biseautée affecterait une forme en tronc de pyramide.

Un tel assemblage permet notamment d'augmenter les surfaces d'échanges entre le corps de base 4 et le radiateur 3, et d'une manière générale d'améliorer les performances du dissipateur d'énergie thermique.

Par ailleurs l'inventeur a constaté de bonnes performances de refroidissement lorsque la longueur des ailettes 32 selon ladite direction sensiblement perpendiculaire à la plaque 31 est supérieure au tiers de la plus petite dimension du corps de base 4, selon une direction parallèle à ladite plaque 31.

Par exemple dans l'exemple illustré aux figures 1 à 6, cela se traduit par une longueur d'ailette 32, suivant le sens de la hauteur, supérieure au tiers (1/3) du diamètre du disque 5.

Suivant les exemples illustrés, l'élément monobloc 30 du radiateur 3 constitue un abat-jour perméable à l'air.

Selon un mode de réalisation, ladite face de la plaque du radiateur 3 en contact avec la face 7 de transmission de chaleur est dite face inférieure, des parois 36 dudit élément monobloc 30 s'étendant depuis l'autre face de la plaque 31, dite face supérieure, lesdites parois 36 étant orientées perpendiculairement au plan de ladite plaque 31, lesdites ailettes 32 étant solidaires par leur bord intérieur desdites parois 36.

Selon un mode de réalisation, le dispositif d'éclairage comprend un groupe d'alimentation 8 comprenant l'électronique nécessaire pour l'alimentation, voire le pilotage des diodes.

Selon le mode de réalisation de la figure 4, lesdites parois 36 dudit élément monobloc 30 forment un logement 9, notamment de forme rectangulaire (vue de dessus) ; à l'intérieur duquel est reçu le groupe d'alimentation 8.

De préférence, le groupe d'alimentation 8 est reçu dans un boitier 80, de forme complémentaire au logement, positionné dans ledit logement 9 de telle façon à créer une lame d'air 10 entre l'intérieur du logement 9 et le boitier 80 du groupe d'alimentation 8, et plus particulièrement une lame d'air entre la face inférieure du boîtier 80 et la face supérieure de la plaque 31, ainsi qu'une lame d'air entre chacune des quatre parois latérales du boîtier 80 et la paroi 36 correspondante formant le logement 9.

Avantageusement, ladite plaque 31 dudit radiateur 3 présente des orifices d'évents 37 de telle façon à autoriser la circulation de ladite lame d'air par convection naturelle. Cette circulation de la lame d'air, illustrée par les flèches à la figure 4, assure le refroidissement du groupe d'alimentation, mais également celui du radiateur 3.

Selon un mode de réalisation illustré à la figure 4, ledit radiateur est dit premier radiateur 3, le groupe d'alimentation 8 comprenant un deuxième radiateur 11, distinct dudit premier radiateur 3, ledit deuxième radiateur 11 étant constitué par un élément monobloc 110 pourvu d'ailettes 111. La fonction de deuxième radiateur est d'assurer le refroidissement du groupe d'alimentation 8 ; et notamment de ses composants électroniques constitutifs.

Selon le mode de réalisation illustré aux figures, l'élément monobloc 110 du radiateur 11 cumule également une fonction de couvercle pour fermer l'ouverture supérieure du boîtier 80 dudit groupe d'alimentation 8. Un joint 81 permet de réaliser l'étanchéité entre le boitier 80 et ce couvercle.

Telles qu'illustrées, les ailettes 111 du deuxième radiateur 11 peuvent être prévues dans le prolongement des ailettes 32 dudit premier radiateur 3. L'élément monobloc 110 peut être constitué en aluminium et, est notamment obtenu par moulage.

Selon l'exemple illustré à la figure 4, le corps monobloc 110 présente un logement, recevant un dispositif de connexion 22 entre un câble d'alimentation 21 et le groupe d'alimentation 8, et apte à réaliser une protection de classe II selon la norme NF C 15-100.

Ce dispositif de connexion 22 comprend un boitier 23 dans une matière électriquement isolante (i.e plastique) dont l'ouverture supérieure est fermée par un couvercle 24, de manière étanche par l'intermédiaire d'un joint 25. Les parties à nues des câbles électriques sont reliées dans le volume interne du boitier 23, grâce à un connecteur électrique.

Selon un mode de réalisation, le dispositif d'éclairage présente une optique 12 disposée au droit desdites diodes électroluminescentes 2.

De préférence, les diodes électroluminescentes 2 sont concentrées sur la face d'éclairage du corps de base de telle façon à ce que l'utilisateur final ne distingue qu'une source de lumière, et non une pluralité de points lumineux.

A cet effet la densité surfacique des diodes peut être de 12 à 20 diodes électroluminescentes par cm².

Avantageusement et afin de limiter l'éblouissement, le diamètre moyen de cette optique 12 est supérieure à quatre fois le diamètre moyen de la surface d'émission de ladite face d'éclairage 6 du corps de base.

On entend par surface d'émission de la face d'éclairage 6, la plus petite surface portant toutes les diodes électroluminescentes 2 du corps de base 4.

Selon l'exemple des figures, le diamètre moyen de la surface d'émission est d'environ 28mm et le diamètre moyen de l'optique est de 127mm.

La face de la plaque 31 du radiateur 3 en contact avec la face de transmission de chaleur peut présenter un épaulement 13, notamment circulaire, dimensionné pour la réception de l'optique 12, de forme circulaire correspondant au jeu d'emboîtement près.

La forme circulaire permet avantageusement de régler l'orientation de l'optique et ainsi l'éclairage lorsque l'optique 12 est une optique asymétrique.

L'optique 12 est maintenue dans l'épaulement 13 par l'intermédiaire d'une bague 14, amovible, et par un système type, coopérant avec ledit élément monobloc 30. Le système est ainsi évolutif et interchangeable.

Avantageusement, un joint à cils 15 permet l'écoulement de l'eau de pluie sur la surface de l'optique 12 afin d'assurer l'auto-nettoyage de l'optique 12.

Ce joint à cils 15 est constitué dans une matière élastomère par un élément d'un seul tenant présentant une partie circulaire 150 destiné à être pincée entre l'optique 12 et ladite bague 14, et un pluralité de cils 151, saillant, régulièrement répartis sur ladite partie circulaire 151, en appui sur l'optique 12 de façon à faciliter l'écoulement de l'eau sur l'optique 12.

Selon un mode de réalisation illustré à la figure 7, la face d'éclairage 6 du corps de base 4, notamment du disque 5 supportant lesdites diodes électroluminescentes 2 comprend une partie médiane 16 et, de part et d'autre, deux parties latérales 17,18, en saillie. Ladite partie médiane 16 a pour objet de supporter des diodes électroluminescentes de couleur bleu noyées dans un gel phosphoré 19 reçu dans la cavité formée entre lesdites deux parties latérales 17, 18.

Les parties latérales reçoivent d'autres diodes électroluminescentes et notamment des diodes électroluminescentes émettant dans le domaine du visible (i.e couleur rouge ou ambre) ou encore dans le domaine du non visible (i.e UV ou I.R.).

Les parties médianes 17, 18 sont entourées par une gorge 40, globalement circulaire, recevant au jeu d'emboitement près un circuit imprimé 20, permettant notamment le contrôle des diodes de la matrice, rangée par rangée.

Une bague de maintien 41 est fixée notamment au moyen de vis sur la face d'éclairage 6 du disque 5 et permet de maintenir le circuit imprimé 20 dans la gorge 40.

Le bord intérieur 42 (de plus petit diamètre) de cette bague de maintien 41 présente un épaulement 43 dont l'inclinaison permet de retenir une couche de gel 46 (silicone) recouvrant la matrice de diode 2 et notamment lesdites parties médiane et latérales 16, 17, 18, voire une partie du circuit imprimé 20.

On notera qu'un faisceau électrique 44 s'étend depuis l'intérieur du boitier 80 du groupe d'alimentation 8 jusqu'à une fiche électrique 45 du circuit imprimé 20 par l'intermédiaire d'un trou traversant 38 de la plaque 31 dudit élément monobloc 30.

L'invention concerne également un lampadaire équipé d'un dispositif d'éclairage conforme à l'invention, ladite face d'éclairage étant dirigée vers le bas.

Les figures 5 à 7 illustrent la matrice de diodes, en tant que telle, et plus particulièrement, le corps de base 4 dont la face support des diodes électroluminescentes 2 comprend une partie médiane 16, et de part et d'autre, deux parties latérales 17, 18, en saillie.

Telle que développée, la partie médiane 16 a pour objet de supporter des diodes électroluminescentes de contours de couleur bleue noyées dans un gel phosphoré 19. Ce gel est reçu (strictement) dans la cavité formée entre les deux parties latérales 17, 18 et permet de modifier l'émission des diodes bleues afin d'obtenir de la lumière perçue comme blanche.

Les parties médianes 17, 18 reçoivent sur leur surface d'autres diodes et notamment des diodes électroluminescentes émettant le domaine du visible (i.e. couleur rouge ou autre) ou encore dans le domaine du visible (i.e. UV ou I.R). Les diodes de la partie médiane 16 et celle des parties latérales peuvent être avantageusement contrôlées de manière indépendante, rangée par rangée, par modulation de largeur d'impulsion (PWM). L'ensemble de ces parties 16,17,18,19 est recouvert d'une couche de gel 46.

La concentration des diodes des parties médianes et latérales est telle qu'un utilisateur ne perçoit qu'une source lumineuse, et non une pluralité de points. A cet effet la densité surfacique des diodes peut être de 12 à 20 diodes électroluminescentes par cm².

Naturellement d'autres modes de réalisation de l'invention auraient pu être envisagés sans pour autant sortir du cadre de l'invention défini par les revendications ci-après.

• 1 Dispositif d'éclairage,
• 2 Diodes électroluminescentes,
• 3 Radiateur
• 4 Corps de base,
• 5 Disque (corps de base 4),
• 6 Face d'éclairage (Corps de base 4),
• 7 Face de transmission de chaleur (Corps de base 4),
• 8 Groupe alimentation,
• 9 Logement de l'élément monobloc (pour groupe d'alimentation),
• 10 Lame d'air,
• 11 Deuxième radiateur (groupe d'alimentation),
• 12 Optique,
• 13 Epaulement,
• 14 Bague,
• 15 Joint à cils,
• 16 Partie médiane (face d'éclairage 6),
• 17,18 Parties latérales (face d'éclairage 6),
• 19 Gel phosphoré,
• 20 Circuit imprimé,
• 21 Câble électrique d'alimentation,
• 22 Dispositif de connexion,
• 23 Boitier (dispositif de connexion 22),
• 24 Couvercle (dispositif de connexion 22),
• 25 Joint,
• 30 Elément monobloc (radiateur 3),
• 31 Plaque (élément monobloc 30),
• 32 Ailettes (élément monobloc 30),
• 33 Cavité de forme complémentaire (plaque),
• 34 Surface plane (cavité 33),
• 35 Partie biseautée (cavité 33),
• 36 Parois élément (élément monobloc 30),
• 37 Orifices d'évents,
• 38 Trou traversant,
• 40 Circuit imprimé,
• 41 Bague de maintien,
• 42 Bord intérieur,
• 43 Epaulement,
• 44 Faisceau électrique,
• 45 Fiche électrique
• 46 Couche de gel,
• 50 Chanfrein (corps de base 4),
• 80 Boitier (groupe alimentation 8),
• 81 Joint,
• 110 Elément monobloc (deuxième dissipateur 11)
• 111 Ailettes (deuxième dissipateur 11).