Brevet FR2516204A1 — publié le 19830513

BORNE AUTONOME D'ECLAIRAGE L'invention concerne une borne autonome d'éclairage en plein air, de lieux publiques ou privés. L'installation d'un moyen d'éclairage, quand la source d'énergie n'existe pas à proximité immédiate, est souvent fort couteuse; une part importante de ce cout est due notamment aux travaux necéssités par la pose des cables d'alimentation électriques Aussi, il est avantageux de faire appel à une source d'énergie stockée à proximité ou dans l'installation; des batteries d'accumulateurs sont ainsi utilisées, mais qui posent le problème de leur recharge. Il est connu d'utiliser pour des moyens d'éclairage comportant des accumulateurs, des moyens convertisseurs de l'énergie solaire en énergie électrique servant à recharger ces accumulateurs; ces moyens sont constitués par exemple, par des éléments sensibles à la lumière, tels que des cellules photovoltaïques. Malheureusement ces cellules sont d'un prix élevé, qui oblige à les utiliser en faible surface, et la quantité d'électricité qu'elles fournissent reste alors relativement faible; de ce fait, leur application reste généralement limitée à des moyens d'éclairage intermittents. Ainsi à titre d'exemple, un ensemble de cellules photo- voltaîques, dont la surface est de 0,25 m 2, fournit une puissance d'environ 30 W, dans de bonnes conditions d'éclairage par le soleil. Ces conditions peuvent varier considérablement en cours de journée, et l'énergie suceptible d'être stockée par des accumulateurs, permet une autonomie d'éclairage d'environ une nuit, à condition de limiter à une dizaine de watts la puissance de la source de lumière. Compte tenu de cette puissance relativement faible, l'exploitation de l'énergie lumineuse qui en résulte, doit être optimisée. 16204 La présente invention concerne une borne d'éclairage autonome, dont la source d'énergie, est un dispositif convertisseur direct de l'énergie solaire en énergie électrique, permettant d'éclairer avec une intensité normale, des lieux tels que par -exemple des parties de jardin ou de chemin. Grace à son agencement, une telle borne d'éclairage, bien que mettant en oeuvre un convertisseur -direct de Pénergie solaire en électricité, dispose d'une autonomie suffisante tout en conservant la qualité d'un élairage ambiant, en concentrant l'énergie lumineuse disponible vers des zones préférées. Selon l'invention, une borne autonome d'éclairage comportant un dispositif convertisseur de l'énergie solaire en énergie électrique, un dispositif d'accumulateurs; est caractérisé en ce que ces dispositifs coopèrent avec des premiers moyens électroniques de commande, pour alimenter un bloc optique constitué par une source de lumière et au moins un moyen réfléchissant, concentrant la lumière sous forme de nappes dans différentes zones délimitées. L'invention sera mieux comprise à la lecture dé la description qui suit et des cinq figures annexées, parmis lesquelles: la figure 1 représente une borne autonome selon linvention, les figures 2 et 3 représente des variantes d'un bloc optique, la figure 4 montre le schéma par blocs fonctionnels, d'éléments constituant une borne autonome conforme à l'invention. La figure 5 montre le schéma par blocs fonctionnels des moyens représentés sur la figure 4, associés à des moyens d'asser- vissement. La figure 1 montre une borne autonome 1 d'éclairage conforme à l'invention. On trouve à un niveau supérieur, un dispositif 2 convertisseur de l'énergie solaire en énergie électrique, comportant dans l'exemple non limitatif de la description, un ensemble 3 de cellules photo- voltaïques dont la surface réceptrice 4 est suceptible d'être orientée vers le soleil L'ensemble 3 est monté de manière étanche sur un berceau 5, dont la plaque de fond 6 est courbée selon un arc de 16204 cercle, de centre 7 Le berceau 5 repose sur une colonne 8 de section circulaire, dont le sommet 9 épouse la forme du fond 6; le berceau 5 est fixé à la colonne 8 par des moyens classiques non représentés; cette fixation peut être définitive, o de préférence réalisée par l'intermédiaire de moyens d'articulation 120, représentés en traits pointillés. Par ces moyens d'articulation 120, le dispositif 2 est capable d'un mouvement de rotation, autour du centre 7 selon une flèche 10, qui permet sont orientation Un capteur 11, constitué d'une cellule sensible à la lumière, destiné à capter le niveau de luminosité ambiant, est encastré dans la colonne 8. A un niveau intermédiaire de la colonne 8, celle-ci comporte sur tout son pourtour, une paroi 12 transparente à la lumière; cette lumière, concentrée dans au moins deux nappes A', B' de directions différentes A, B, est produite par un bloc optique 18 auquel cette paroi 12 sert de protection aux intempéries. Le bloc optique 18, représenté schématiquement, constitue une première version non limitative, visible grâce à une ouverture pratiquée dans le dessin de la paroi 12. Ce bloc optique comporte notamment une source de lumière qui, dans l'exemple décrit est une source pseudo ponctuelle 14, située dans un moyen réfléchissant R dans lequel cette source est maintenue par des moyens classiques non représentés. Le moyen réfléchissant R est constitué par l'assemblage de deux réflecteurs 22, 23, de forme par exemple tronconique ou ainsi que montré sur la figure 1, pseudo parabolique, réunis par leur sommet 24, 25, et centrés autour d'un axe longitudinal y-y -; la source pseudo ponctuelle 14 étant centrée sur cet axe y-y à l'intersection de celui-ci avec un axe Z-Z, au niveau duquel est effectuée la jonction des réflecteurs 22, 23 En fonctionnement le flux de lumière émis par la source pseudo ponctuelle 14 est partagé entre les réflecteurs 22, 23, et concentré par ceux-ci dans des nappes de lumières A', BI, projetés dans des directions représentées par les flèches A et B. 16204 Cette disposition est remarquable en ce qu'elle permet grâce à au moyen réfléchissant R, comportant deux réflecteurs 22, 23 communicant par leur sommet 24, 25, de concentrer le flux de lumière dans au moins deux nappes A', B' de directions A, B en n'éclairant que des zones préalablement déterminées. Un tel moyen réfléchissant peut également comporter des réflecteurs 22, 23 orientés différemment, permettant de concentrer la lumière dans des nappes A', B', de direction A, AI, A 2 AN pour l'urne et B, BI, B 2, B N pour l'autre, de manière à favoriser par exemple l'éclairage du sol 26 sur lequel est posé la borne autonome 1. Un niveau inférieur 13 de la colonne 8, contient des premiers moyens 100 et éventuellement des seconds moyens 150 électroniques de commande, un dispositif 15 d'accumulateurs, représentés en traits pointillés et décrits dans une phase ultérieure de la description. La figure 2 montre un bloc optique 18, comportant une source de lumière 20 également constituée d'une source pseudo ponctuelle 14, associée à une autre version du moyen réfléchissant R. Dans l'exemple non limitatif de la description, ce dernier est constitué de deux parties 16, 27; la source pseudo ponctuelle 14, maintenue par des moyens classiques non représentés, est centrée sur un axe Z-Z, entre une surface 28 de révolution que comporte la partie 16, et une autre surface 29 de révolution, que comporte la partie 27. Ces deux surfaces 28, 29 réfléchissantes de la lumière, sont obtenues chacunes par la rotation autour de l'axe Z-Z de révolution, de la courbe 30 et de la courbe 31. Ces deux surfaces forment ainsi un pseudo parabolo Yde de révolution, grâce auquel le flux de lumière émis par la source pseudo ponctuelle 14 est concentré dans une nappe n, projetée sur 360 autour du bloc optique 18 et de son axe Z-Z. On trouve dans la figure 3, un bloc optique 18 comportant comme source de lumière 20, une source dite linéaire, constituée d'un tube fluorescent 19, associée à une troisième version d'un moyen réfléchissant R. 16204 Dans l'exemple non limitatif décrit, ce moyen réfléchissant est constitué par 4 surfaces cylindriques 33, 34, 35, 36, réfléchissant la lumière, et assemblées deux à deux de part et d'autre du tube 19; Ces surfaces sont réunies sur des axes (non représentés) parallèle à l'axe longitudinal V-V du tube 19 et alignés sur l'axe ZI-Zl de ce dernier. Les surfaces 33, 34, d'une part et 35, 36 d'autre part, constituent deux cylindres pseudo paraboliques de longueur L sensiblement égale à celle du tube 19, et dont les directrices sont constituées par le prolongement des courbes que constituent les bords 39, 40 d'une part et 41, 42 d'autre part. Le flux lumineux émis en fonctionnement par le tube 19, est concentré et partagé en deux nappes, projetées chacune dans une direction différente, représentée par les flèches A, B, ces directions étant transversales à l'axe V-V. De même qu'il a été déjà mentionné pour les autres dispositifs réflecteur, ce dispositif réflecteur 18 peut être agencé par une modification des courbes que constituent les bords 39, 40, 41, 42, de manière à projeter les nappes de lumière dans des directions telles que par exemple des directions A, AI, A 2 AN pour l'une de ces nappes et B, B 1, B 2 BN pour l'autre. Le schéma de la figure 4 représente sous une forme de blocs fonctionnels, des éléments essentiels qui constituent une borne autonome 1 selon l'invention. On y trouve: le dispositif 2 convertisseur direct de l'énergie solaire en électricité. des premiers moyens 100 électroniques de commande, figurés dans un cadre en traits pointillés, un dispositif 15 d'accumulateurs, un capteur 11 sensible à la lumière ambiante, un bloc optique 18. Le dispositif 2, relié au régulateur 44, génere un courant Il controlé et régulé par le régulateur 44; celui-ci délivre un courant sous la forme d'un courant 12, au dispositif 15 d'accumulateurs 16204 auquel il est relié, ce courant 12 constituant le courant de charge du dispositif 15 Ce dispositif 15 est relié au second régulateur 46, auquel il fournit un courant 13, de décharge que ce régulateur contrôle et régule pour le distribuer sous la forme d'un courant I 4, au convertisseur 47 auquel il est relié Le convertisseur 47, relié au bloc optique 18, a pour fonction de transformer le courant 14 continu, en un courant alternatif 15, sous une tension et a fréquence appropriée à l'allumage -de la source de lumière 20 (non représentée) contenue dans le bloc optique 18. Le courant I 3, servant à la production de lumière, est autorisé par le régulateur 46 sous deux conditions: la première condition qu'il contrôle lui-même, est que le niveau du courant 13 reste suffisant, montrant ainsi un niveau suffisant de la charge des accumulateurs 15; ceci dans le but de maintenir la longévité de ces accumulateurs. La seconde condition est liée à l'autonomie d'éclairage de la borne autonome 1: le courant Il, servant à la charge des accumulateurs 15, est généré pendant les heures de jour o l'éclairage n'est pas nécessaire; aussi le régulateur 46, relié au comparateur 45, reçoit de ce dernier une commande CI autorisant l'établissement du courant 13. Cette commande CI est obtenue par la coopération entre le capteur 11 et le comparateur 45 Le capteur 11 fournit un niveau électrique E, fonction de la luminosité ambiante, au comparateur 45 auquel il est relié; ce comparateur compare le niveau E a un niveau prédéterminé, constituant un seuil S prédéterminé Quand le niveau E est inférieur au seuil S, le comparateur 45 délivre au régulateur 46 une commande CI qui disparaît quand le niveau E devient supérieur au Seuil S. Ceci constitue une commande crépusculaire grâce a laquelle, l'éclairage par une borne autonome I selon l'invention est établi et coupé automatiquement, en fonction de la luminosité ambiante. Comme le montre la figure 5, outre les moyens déjà représentés sur la figure 4, des seconds moyens 150 sont prévus, destinés a réaliser un asservissement de l'orientation du dispositif 2. Ces moyens 150, montrés dans un cadre en traits pointillés comportent: des moyens moteurs 50 coopérant avec les moyens d'articulation 120 (figure 1), cette coopération étant symbolisée par une ligne en traits pointillés LM. un comparateur 53 des valeurs V, VN que peut atteindre le courant Il. un dispositif de mémorisation 52 des valeurs V VN un dispositif horloge 54, générateur à intervales de temps prédéterminés, de signaux SY. Ainsi qu'il a été précédemment expliqué, le régulateur 44 contrôle le courant Il et, étant relié au comparateur 53 et au dispositif de mémorisation 52, il transmet à ces derniers les valeurs V VN que possède le courant Il; d'autre part, l'horloge 54 délivre, avec des intervales de temps prédéterminés, des signaux SY au comparateur 53 A réception d'un signal SY au comparateur, celui-ci étant relié au dispositif de mémorisation 52, dans un premier temps: délivre à ce dernier une commande AM, l'autorisant a effectuer une mémorisation de la valeur V VN que possède à cet instant le courant Il; cette valeur mémorisée VM, transmise par le dispositif de mémorisation au comparateur 53, est lue en permanence par ce dernier, et lui sert de niveau de référence. dans un deuxième temps, le comparateur 53 délivre une commande C 3 aux moyens moteurs 50, provoquant une rotation dans un premier sens déterminé du dispositif 2, qui entraine une modification de l'orientation de ce dernier. Cette nouvelle orientation entraine une variation du courant Il, dont la nouvelle valeur VI est comparée à la valeur mémorisée VM, par le comparateur 53 Si cette valeur Vl est inférieure à VM, le comparateur 53 intérrompt la commande C 3 et délivre aux moyens moteurs 50, une commande C 4 qui provoque une rotation du dispositif 2 dans un sens contraire au premier Cette dernière orientation entraîne une nouvelle valeur V 2 du courant 11, supérieure à la valeur VM mémorisée; le comparateur autorise alors une 16204 mémorisation VMI de la valeur V 2, et maintient la commande C 4. Chaque nouvelle valeur V VN est aussi mémorisée, jusqu'au moment ou le comparateur 53 détecte qu'elle est inférieure à celle mise en mémoire Le comparateur interromps alors la commande C 4, l'orientation du dispositif 2 étant voisine de l'optimum. Ce fonctionnement est répété à chaque signal SY délivré par le dispositif horloge 54. Le comparateur 53 est également relié au capteur 11; il en reçoit le niveau E, correspondant au niveau de la luminosité ambiante, et compare ce niveau E à un niveau prédéterminé, constituant un seuil 52 Si le niveau E est supérieur au seuil 52, le comparateur 53 autorise le fonctionnement de l'asservissement; si le niveau E est inférieur au seuil 52, l'asservissement n'est pas éffectué. Ceci permet de limiter l'exercice de cet asservissement aux périodes de jour. Cette combinaison de moyens permet de réaliser un asser- vissement de l'orientation du dispositif 2 simple et efficace qui permet d'augmenter l'autonomie d'une borne d'éclairage conforme a l'invention; la puissance moyenne fournie par le dispositif 2, étant accrue par l'orientation de ce dernier vers le soleil. Cette orientation est soit manuelle, soit automatique par cet asservissement obtenu notamment grâce: à la coopération entre le comparateur 53 et le régulateur 44, qui permet d'utiliser le courant Il généré par le dispositif 2 pour définir l'orientation de celui-ci. en ce que la coopération entre le régulateur 44 et les moyens s'effectue des intervales de temps prédéterminés, grâce à un dispositif d'horloge 54 que comporte les moyens 150. à la coopération entre le capteur 11 et le comparateur 53, qui permet de déterminer les périodes ou cet asservissement s'exerce. L'autonomie ainsi que le confort d'utilisation, sont également améliorés grâce àla commande d'éclairage ou d'extinction, produite par la commande crépusculaire. Ainsi qu'elle à été précédemment décrite, une borne autonome 1 d'éclairage conforme à l'invention, fonctionne à l'aide d'une source d'énergie convertissant directement l'énergie solaire en énergie électrique, telle que le dispositif 2. Malgré la puissance relativement faible que délivre cette source, cette borne autonome 1 permet une autonomie et un éclairage satisfaisant, grâce à l'agencement particulier du bloc optique 18; cet agencement permet de réduire la consommation d'énergie dans des proportions importantes, tout en conservant la notion d'éclairage ambiant satisfaisant. 16204 REVENDICATIONS 1 Borne autonome ( 1) d'éclairage comportant un dispositif ( 2) convertisseur de l'énergie solaire en énergie électrique, un dispositif ( 15) d'accumulateur, caractérisé en ce que ces dispositifs coopèrent avec des premiers moyens ( 100) électroniques de commande pour alimenter un bloc optique ( 18) constitué par une source de lumière ( 20) et au moins un moyen réfléchissant (R), concentrant la lumière sous forme de nappes dans différentes zones délimitées. 2 Borne autonome ( 1) selon la revendication 1, caractérisée en ce que le dispositif ( 2) comporte des moyens d'articulation ( 120) permettant son orientation par une rotation autour d'un centre ( 7) selon une flèche ( 10). 3 Borne autonome ( 1) selon l'une des revendications 1, 2, caractérisée exi ce -que la source de lumière ( 20) est constituée d'une source pseudo ponctuelle ( 14)r et coopère avec un moyen réfléchissant (R> constitué par deux réflecteurs ( 22, 23) assemblés par leur sommet ( 24, 25) afin de concentrer la lumière en deux nappes (A', B') de directions (A, AI, A 2 AN pour l'une et B, BI, B 2 BN pour l'autre), prédéterminées. 4 Borne autonome ( 1) selon l'une des revendications 1, 2, caractérisée en ce que la source de lumière ( 20) est constituée de la source pseudo ponctuelle ( 14), et coopère avec le moyen réfléchissant (R) constitué de deux parties ( 16, 27) formants un pseudo paraboloîde de révolution, afin de concentrer la lumière en une nappe (n) répartie sur 360 autour du bloc optique ( 18) et d'un axe (Z-Z) que celui-ci comporte. Borne autonome ( 1) selon l'une des revendications 1, 2, caractérisée en ce que la source de lumière ( 20) est constituée d'un tube fluorescent ( 19), et coopère avec le moyen réfléchissant (R) constitué de deux cylindres pseudo paraboliques (surface 33, 34 et surfaces 35, 36), afin de concentrer la lumière en deux nappes de direction (A, AI, A 2 AN pour l'une et B, BI, B 2 BN pour l'autre). 6 Borne autonome ( 1) selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que les premiers moyens ( 100) électroniques comportent un régulateur ( 46) coopérant avec un capteur ( 11) de la luminosité ambiante, afin de réaliser une commande crépusculaire, permettant l'établissement et la coupure automatique de l'éclairage par une borne autonome ( 1), en fonction de la luminosité ambiante. 7 Borne autonome ( 1) selon les revendications 2 à 6 caractérisé en ce que les moyens d'articulation ( 120) que comporte le dispositif ( 2) sont mis en oeuvre manuellement. 8 Borne autonome ( 1) selon les revendications 2 à 6 caractérisé en ce que les moyens d'articulations ( 120), sont mis en oeuvre grace à des seconds moyens ( 150) électroniques de commande réalisant un asservissement, afin d'obtenir une orientation automatique du dispositif ( 2) vers le soleil. 9 Borne autonome ( 1) selon la revendication 8, caractérisé en ce que les seconds moyens ( 150) comportent un dispositif d'horloge ( 54) délivrant des signaux (SY), afin de commander l'asservissement avec des intervales de temps prédéterminés. Borne autonome ( 1) selon l'une des revendications 8, 9, caractérisée en ce que les seconds moyens ( 150) comportent un com- parateur ( 53) coopérant avec un régulateur ( 44) que comportent les premiers moyens ( 100), pour utiliser les valeurs (V VN) d'un courant (Il) généré par le dispositif ( 2), comme paramètre de l'asservissement. Il Borne autonome ( 1) selon l'une des revendications 8, 9, 10, caractérisée en ce que les seconds moyens ( 150) comportent un dispositif de mémorisation ( 52) permettant de mémoriser les valeurs (V VN) du courant (Il). 12 Borne autonome ( 1) selon la revendication 10, caractérisé en ce que le comparateur ( 53) coopére avec le capteur ( 11) de la luminosité ambiante, afin d'autoriser l'asservissement durant des périodes de jour.