FR2953584A1 - Dispositif d'illumination au moyen de diodes notamment pour un edifice - Google Patents

Abstract

L'élément (8), notamment pour un édifice (2), comprend : - au moins une vitre (10), et - au moins une diode électroluminescente (18) apte à émettre de la lumière suivant une direction principale (42) localement non perpendiculaire à un plan de la vitre et de sorte qu'une fraction au moins de la lumière de la diode entre dans la vitre par une face principale (32) de la vitre.

Description

-1- L'invention concerne les dispositifs d'illumination, notamment pour l'illumination des édifices. Il est connu de prévoir des lampes sur la façade d'un bâtiment pour l'illuminer. Les lampes sont par exemple disposées sur des reliefs de la façade, aux abords des fenêtres, etc... Toutefois les possibilités d'illumination offertes par ce procédé sont limitées. Un but de l'invention est d'élargir les possibilités d'illumination, notamment pour illuminer une façade d'un édifice. A cet effet, on prévoit selon l'invention un élément, notamment pour un édifice, qui comprend : - au moins une vitre, et - au moins une diode électroluminescente apte à émettre de la lumière suivant une direction principale localement non perpendiculaire à un plan de la vitre et de sorte qu'une fraction au moins de la lumière de la diode entre dans la vitre par une face principale de la vitre. Ainsi, les diodes permettent de diffuser de la lumière, éventuellement de différentes couleurs, à différents emplacements, par exemple dans une façade d'un édifice. Les diodes sont peu encombrantes et donc visuellement discrètes. Elles peuvent être commandées, notamment à distance, pour faire varier l'illumination dans le temps et dans l'espace, créer des motifs et des animations, etc... L'orientation précitée des diodes permet de les rendre peu, voire pas du tout, visibles pour l'observateur, afin de créer sur l'édifice des halos lumineux dont la source de lumière est invisible. De plus, les diodes peuvent être disposées à l'intérieur de l'édifice derrière les vitres pour réaliser une illumination visible depuis l'extérieur. Les diodes peuvent ainsi être protégées des intempéries, des salissures, etc... Grâce à leur petite taille et au fait qu'elles peuvent être commandées à distance, les diodes offrent de très nombreuses possibilités pour réaliser des illuminations, notamment sur des édifices. De préférence, la direction d'émission est parallèle au plan de la vitre.

Ainsi, les diodes sont invisibles pour l'observateur situé de l'autre côté de la vitre et à distance. De plus, l'observateur ne voit que des halos de lumière indirecte et ne reçoit pas de rayon lumineux venant directement des diodes. On obtient donc un éclairage doux et harmonieux. De préférence, la face d'entrée présente un traitement et/ou une couche de matériau favorisant l'entrée de la lumière dans la vitre. On améliore ainsi la captation de la lumière pour qu'elle passe à travers la vitre et participe à l'illumination. Par exemple, la face d'entrée peut être 2953584 -2- sérigraphiée ou bien disposer d'un film translucide permettant de refléter vers l'extérieur la lumière produite par les diodes. De préférence, les vitres sont au moins au nombre de deux et forment entre elles une chambre, la ou chaque diode s'étendant dans la chambre ou en regard 5 de cette dernière. Ainsi disposées, les diodes sont protégées à l'égard de l'environnement des deux côtés de l'élément. Lorsque ce dernier fait partie d'une façade, elles sont protégées d'un côté à l'égard de l'environnement extérieur et de l'autre côté à l'égard de l'environnement intérieur du bâtiment.

10 Avantageusement, les vitres sont au nombre de trois et comprennent une vitre extérieure, une vitre intérieure et une vitre intermédiaire située entre les vitres extérieure et intérieure. Dans un mode de réalisation, les vitres intermédiaire et intérieure forment entre elles une chambre et la ou chaque diode s'étend dans la chambre ou en 15 regard de cette dernière. Sachant que le rayonnement solaire peut générer des températures élevées dans la chambre avant, la disposition des diodes dans la chambre arrière permet de les en préserver. Dans un autre mode de réalisation, les vitres extérieure et intermédiaire 20 forment entre elles une chambre et la ou chaque diode s'étend dans la chambre ou en regard de cette dernière. Ainsi, on limite les réflexions parasites des faisceaux des diodes vers l'intérieur du bâtiment, susceptibles de gêner ses occupants. La vitre arrière, en effet, forme un filtre pour ces réflexions, en plus de la vitre intermédiaire.

25 De préférence, la vitre extérieure présente une face interne portant une couche de matériau apte à réfléchir une partie au moins du rayonnement solaire. On limite ainsi l'élévation en température de l'autre côté de la vitre. Avantageusement, les diodes sont au moins au nombre de deux et présentent des directions principales de diffusion différentes l'une de l'autre, de 30 préférence en sens opposés. De préférence, l'élément comprend au moins un circuit électronique portant au moins deux des diodes et au moins un pilote apte à commander individuellement chaque diode. On prévoit également selon l'invention un dispositif d'illumination qui 35 comprend plusieurs éléments selon l'invention. On prévoit aussi selon l'invention une paroi d'édifice, notamment une façade, qui comprend au moins un tel dispositif. 2953584 -3- On prévoit encore selon l'invention un édifice qui comprend au moins une telle paroi. Enfin, on prévoit selon l'invention un procédé d'illumination, notamment pour un édifice, dans lequel on émet de la lumière au moyen d'au moins une diode 5 électroluminescente suivant une direction principale localement non perpendiculaire à un plan d'une vitre et de sorte qu'une fraction au moins de la lumière de la diode entre dans la vitre par une face principale de la vitre. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront encore dans la description suivante d'un mode de réalisation et d'une variante donné à 10 titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective d'un bâtiment comprenant une façade selon l'invention ; - la figure 2 est une vue en élévation à plus grande échelle du détail D de la façade du bâtiment de la figure 1 ; 15 - la figure 3 est une vue partielle en coupe de la façade suivant le plan III-III de la figure 2 ; - la figure 4 est une vue partielle en perspective d'un circuit électronique de l'un des éléments de la façade ; - la figure 5 est un schéma montrant le circuit de commande des éléments de la 20 façade ; et - la figure 6 est une vue analogue à la figure 3 illustrant une variante de réalisation de l'invention. L'immeuble 2 illustré à la figure 1 présente quatre façades sur ses côtés respectifs. La façade 4 est une façade selon l'invention dans la mesure où elle 25 comprend un dispositif d'illumination 6 visible notamment sur les figures 2 et 3. La façade 6 comprend plusieurs éléments de construction 8 qui sont ici formés par des fenêtres. Ces fenêtres s'étendent de haut en bas suivant la hauteur du bâtiment et d'un côté à l'autre de la façade suivant sa largeur. Les fenêtres 8 s'étendent dans le prolongement les unes des autres dans les deux 30 directions et par exemple dans le même plan pour la plupart d'entre elles, voire toutes si la façade est plane. Chaque fenêtre comprend en l'espèce deux vitres 10, 12 visibles notamment sur la figure 3. Par vitre, on entend en l'espèce un panneau transparent réalisé en verre organique ou minéral. Mais on pourra réaliser une telle vitre dans un autre matériau, par exemple en matière 35 synthétique ou plastique. Les deux vitres 10, 12 sont planes et identiques entre elles. Elles présentent chacune deux faces planes parallèles l'une à l'autre. Les deux vitres s'étendent chacune dans un plan vertical, en regard l'une de l'autre, parallèlement l'une à 2953584 -4- l'autre et à distance l'une de l'autre. Leurs contours sont en coïncidence. Les vitres ont ici une forme rectangulaire en élévation comme illustré à la figure 2. On pourra prévoir que la façade présente des fenêtres 8 d'au moins deux types ayant notamment des dimensions différentes. En l'espèce, chaque fenêtre et donc 5 chacune des vitres a une hauteur de 3 mètres et une largeur de 1,5 mètre, ces dimensions n'étant pas limitatives. En l'espèce, les deux vitres forment un double vitrage pour chacune des fenêtres. Les deux vitres définissent entre elles une chambre 15, ou compartiment, qui est en l'espèce étanche et fermée.

10 Entre les deux vitres de chaque fenêtre, s'étend un circuit électronique 13 comprenant des unités telles que l'unité 14 illustrée en partie à la figure 4 et logée intégralement dans la chambre 15. Ces unités ont, dans le présent exemple, la forme de barres rectilignes allongées identiques entre elles. En l'espèce, les unités 14 sont disposées horizontalement dans la chambre 15, entre les deux 15 vitres. Chaque fenêtre 8 comprend en l'espèce une unité 14 s'étendant en partie inférieure de la fenêtre parallèlement à son bord inférieur et une autre unité 14 s'étendant en partie supérieure de la fenêtre, parallèlement à son bord supérieur, en regard de l'autre unité. Toutes les unités 14 sont parallèles les unes aux autres et à distance les unes des autres. Les unités 14, telles qu'elles apparaissent dans 20 la zone visible de la fenêtre depuis l'intérieur ou l'extérieur du bâtiment, sont dépourvues entre elles de toute liaison ou connexion électrique ou électronique dans cette zone visible. Le circuit électronique 13 associé à chaque fenêtre 8 comprend un organe connectant entre elles les unités 14 et qui se trouve logé dans une partie de la fenêtre dissimulée à la vue. Dans chaque fenêtre 8, 25 l'espace délimité entre les unités supérieure et inférieure est donc laissé entièrement libre. Chacune des unités 14 comprend des diodes électroluminescentes 18 régulièrement espacées les unes des autres. Dans le présent exemple, l'entraxe (e) désignant la distance entre les axes des diodes successives est de 30 5 cm. Chaque unité 14 comprend un support 20 ou substrat auquel les diodes sont fixées. Chaque unité 14 porte également des composants électroniques 22, 24 connus en eux-mêmes, parmi lesquels des processeurs 22 formant des pilotes permettant de commander plusieurs diodes 18 individuellement les unes des 35 autres. Les diodes sont en l'espèce de type SMD (pour l'anglais surface mount device). Chaque diode est surmontée d'un organe optique de type lentille qui permet de diriger la lumière émise par la diode dans une direction prédéterminée. On peut prévoir de remplacer chaque diode 18 par un ensemble de trois diodes 2953584 -5- aptes à émettre des faisceaux de couleurs respectives rouge, vert et bleu. Le faisceau global produit par ce groupe peut donc prendre sur commande des couleurs variées suivant la commande envoyée à chacune des trois diodes. Il s'agit d'un éclairage de type RGB (rouge, vert et bleu). Chacune des barres 14 5 peut donc émettre plusieurs faisceaux lumineux de différentes couleurs. En référence à la figure 3, en allant de l'extérieur à l'intérieur du bâtiment, on distingue sur les deux vitres une face externe avant 31 et une face arrière 32 de la vitre externe 10, ainsi qu'une face avant 33 et une face arrière 34 de la vitre interne 12.

10 Chaque diode 18 émet un faisceau lumineux 40 présentant une direction principale 42. Cette direction est en l'espèce parallèle à un axe principal de la diode. Les diodes sont orientées de sorte que la direction 42 est non perpendiculaire aux faces 31 à 34 et est en l'espèce parallèle à ces dernières. La lumière est donc émise dans la chambre 15 et suivant le plan général de cette 15 dernière. Le faisceau est contigu à la face arrière 32 (ainsi qu'à la face 33) par laquelle de ce fait une fraction du faisceau entre dans la vitre externe 10, la traverse et sort de celle-ci par la face externe 31 pour être diffusé à l'extérieur du bâtiment. Pour améliorer la pénétration du faisceau 40 dans la vitre, on prévoit sur la 20 face d'entrée 32 un traitement et/ou une couche de matériau 44 favorisant la rétention de la lumière dans la vitre, et sa réflexion vers l'extérieur. On peut par exemple prévoir ce matériau sous la forme d'un film appliqué contre la face 32 de la vitre. Il s'agit par exemple d'un film de la société 3M appelé « 3MTM Scotchcal TM Transparence série 3630 ». On peut aussi prévoir de mettre en place un tel 25 matériau par sérigraphie ou encore sous forme liquide sur la face 32. Les diodes de l'unité inférieure 14 ont donc leur faisceau 40 d'abord orienté vers le haut tandis que les diodes de l'unité supérieure 14 de la même fenêtre ont leur faisceau d'abord orienté vers le bas. Chaque fenêtre comprend donc des diodes dont les faisceaux sont orientés dans des directions différentes, 30 notamment en sens opposés. Dans le présent exemple, chaque unité 14 est portée par un profilé 46, en l'espèce en aluminium, disposé lui aussi dans la chambre 15. Chaque fenêtre 8 comprend en périphérie un séparateur ou entretoise 48 conférant en écartement constant entre les faces 32 et 33 des vitres tout autour de la fenêtre. Un matériau 35 d'étanchéité tel qu'une colle à base de silicone ou un élastomère de type butyl forme un joint 50 le long du bord des deux vitres, entre celles-ci, pour rendre étanche la chambre fermée 15. Le séparateur 48 s'étend entre le profilé 46 et le joint 50. 2953584 -6- Comme illustré à la figure 3, le bord inférieur et le bord supérieur de chaque fenêtre s'étendent en l'espèce au niveau d'un étage ou d'un niveau 52 du bâtiment 2. Ce niveau est formé ici par une couche de structure, par exemple en béton. Les fenêtres sont portées à leur bord inférieur et à leur bord supérieur par 5 un couple de profilés 56 fixés rigidement l'un à l'autre, supportant par leur bord avant les deux fenêtres consécutives dans la succession suivant la hauteur du bâtiment, et reliés par leur bord arrière au niveau 52. On a illustré à la figure 5 le circuit de commande du dispositif d'illumination. On prévoit en amont un dispositif 35 tel qu'un ordinateur dont le signal est 10 transmis à un dispositif de commande générale 37 qui commande lui-même en aval un système 39 de contrôle et de distribution du signal au niveau de toutes les fenêtres 8. Ce système a pour mission de répartir les différentes parties du signal entre les différents modules formés par les fenêtres. Le système 39 sera par exemple de type « CitySmart Controller ».

15 Les fenêtres 8, au moyen des diodes, diffusent simultanément les faisceaux lumineux correspondant au signal. L'illumination procurée par le circuit pourra être fixe dans le temps ou animée. Elle pourra présenter une ou plusieurs couleurs. Chacune des diodes peut en effet prendre plusieurs couleurs au choix. Une variante de réalisation de l'invention a été illustrée à la figure 6. On 20 retrouve ici les mêmes éléments que ceux de la figure 3. Toutefois, une vitre supplémentaire 60 a été prévue à l'avant au niveau de chaque fenêtre. La vitre avant 60 est globalement identique aux vitres 10 et 12. Elle est plane et s'étend parallèlement aux vitres 10, 12, à distance et en regard de la vitre 10 en délimitant avec cette dernière une chambre avant 62, la chambre 15 devenant 25 une chambre arrière. Les trois vitres forment en l'espèce un dispositif à triple vitrage. Comme précédemment, les diodes sont disposées dans la chambre 15. La vitre externe 60 présente sur sa face arrière 61 une couche 63 d'un matériau réfléchissant en partie les rayons du soleil, notamment une partie des rayons situés dans l'infrarouge, pour éviter une trop forte montée en température 30 dans les chambres 62 et 15. La couche 63 pourra être constituée et réalisée de différentes façons. Il pourra s'agir d'une couche dure pyrolytique. La couche comprend dans ce cas des oxydes métalliques. Le verre recouvert d'une telle couche est par exemple celui commercialisé sous l'appellation « Stopsol » par la société AGC. La 35 couche d'oxyde métallique y est déposée par pyrolyse. La couche peut être une couche déposée sous vide telle qu'une couche métallique. Une vitre recouverte d'une telle couche est par exemple celle commercialisée sous l'appellation « Stopray » par la société AGC. 2953584 -7- On peut prévoir aussi que le matériau 63 soit déposé par sérigraphie sur la face 61 et soit constitué par exemple par un émail, avant une opération de trempe de la vitre 60. C'est le cas par exemple de la vitre commercialisée sous l'appellation «Arlite» par la société AGC. Dans le cas de la fabrication par 5 sérigraphie, on effectue des réserves au moyen d'organes sur les zones de la face 61 de la vitre 60 qui ne doivent pas être recouvertes avec le matériau 63. On applique ensuite le matériau par sérigraphie qui se dépose sur toute la face concernée, sauf à l'endroit où les réserves ont été prévues. On peut encore prévoir que le matériau 63 est imprimé sur le verre avant la 10 trempe de ce dernier. Le matériau 63 peut être déposé sur la face 61 sous une forme fluide, par exemple une forme liquide ou pâteuse, avant de durcir. On peut prévoir que le matériau 63 est déposé sous la forme d'un film solide souple tel qu'un film comprenant du polyester et un métal vaporisé. Il s'agit 15 par exemple des films commercialisés par la société 3M sous l'appellation « film solaire ». Un tel film procure une protection à l'égard de la pénétration des rayons ultraviolets en empêchant leur passage à 99 %, et assure également une filtration à l'égard des rayonnements infrarouges. On peut aussi employer les films solaires commercialisés par la société Sun Protect.Une fraction du faisceau lumineux des 20 diodes 18 traverse cette fois les éléments suivants: - une fraction de la chambre arrière 15, - la couche 44, - la face arrière 32 de la vitre intermédiaire 10, - la vitre intermédiaire 10, 25 - la face avant 31 de la vitre intermédiaire 10, - la chambre avant 62, - la couche 63, - la face arrière 61 de la vitre avant 60, - la vitre avant 60, et 30 - la face avant de la vitre avant 60. Bien entendu, on pourra apporter à l'invention de nombreuses modifications sans sortir du cadre de celle-ci. Au moins l'une des vitres pourra être non plane sur au moins l'une de ses faces, pourvu que les diodes soient orientées de façon à permettre à une fraction 35 au moins de leur faisceau de pénétrer dans la vitre et de la traverser. L'invention n'est pas réservée à l'illumination d'immeubles. Des éléments selon l'invention pourront être utilisés isolément et servir à l'illumination de 2953584 -8 différentes installations. Ils pourront servir comme éléments d'aménagement intérieur, ou de décoration. On pourra orienter les diodes de façon que leur faisceau s'étende suivant la direction horizontale. Chaque fenêtre 8 pourrait présenter des diodes dont les 5 faisceaux sont respectivement verticaux et horizontaux. En présence des deux chambres, on pourra prévoir que les diodes s'étendent dans la seule chambre avant 62, ou dans les deux chambres. L'élément de base 8 pourra faire partie d'une baie vitrée, d'une porte-fenêtre ou d'une vitrine. Il pourra s'agir d'un élément de toiture. La paroi pourra être une façade externe, ou une façade ou paroi interne ouvrant par exemple sur un patio. L'invention est applicable aux bâtiments érigés sur le sol, ainsi qu'aux engins et véhicules.

Claims (14)

1. REVENDICATIONS1. Élément (8), notamment pour un édifice (2), caractérisé en ce qu'il comprend : - au moins une vitre (10), et - au moins une diode électroluminescente (18) apte à émettre de la lumière suivant une direction principale (42) localement non perpendiculaire à un plan de la vitre et de sorte qu'au moins une fraction (40) de la lumière de la diode entre dans la vitre par une face principale (32) de la vitre.
2. 2. Élément selon la revendication précédente dans lequel la direction d'émission (42) est parallèle au plan de la vitre.
3. 3. Élément selon au moins l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel la face d'entrée (32) présente un traitement et/ou une couche de matériau (44) favorisant l'entrée de la lumière dans la vitre.
4. 4. Élément selon au moins l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel les vitres (10, 12) sont au moins au nombre de deux et forment entre elles une chambre (15), la ou chaque diode (18) s'étendant dans la chambre ou en regard de cette dernière.
5. 5. Élément selon au moins l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel les vitres (10, 12, 60) sont au nombre de trois et comprennent une vitre extérieure (60), une vitre intérieure (12) et une vitre intermédiaire (10) située entre les vitres extérieure et intérieure.
6. 6. Élément selon la revendication précédente dans lequel les vitres intermédiaire et intérieure forment entre elles une chambre (15), la ou chaque diode (18) s'étendant dans la chambre ou en regard cette dernière.
7. 7. Élément selon la revendication 5, dans lequel les vitres extérieure et intermédiaire forment entre elles une chambre (62), la ou chaque diode (18) s'étendant dans la chambre ou en regard cette dernière.
8. 8. Élément selon au moins l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel la vitre extérieure (60) présente une face interne (61) portant une couche (63) de matériau apte à réfléchir une partie au moins du rayonnement solaire.
9. 9. Élément selon au moins l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel les diodes (18) sont au moins au nombre de deux et présentent des directions principales de diffusion (42) différentes l'une de l'autre, de préférence en sens opposés.
10. 10. Élément selon au moins l'une quelconque des revendications précédentes qui comprend au moins un circuit électronique (13) portant au moins 2953584 - 10 - deux des diodes et au moins un pilote (22) apte à commander individuellement chaque diode.
11. 11. Dispositif d'illumination (6) caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs éléments (8) selon au moins l'une quelconque des revendications précédentes. 5
12. 12. Paroi d'édifice (4), notamment façade, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un dispositif (6) selon la revendication précédente.
13. 13. Édifice (2) caractérisé en ce qu'il comprend au moins une paroi selon la revendication précédente.
14. 14. Procédé d'illumination, notamment pour un édifice (2), caractérisé en ce 10 qu'on émet de la lumière au moyen d'au moins une diode électroluminescente (18) suivant une direction principale (42) localement non perpendiculaire à un plan d'une vitre (10) et de sorte qu'une fraction au moins de la lumière de la diode entre dans la vitre par une face principale (32) de la vitre.