Brevet FR2570164A1 — publié le 19860314

L'invention a pour objet un dispositif permettant d'éclairer une zone sombre, non atteinte par la lumière du jour, à partir de la lumière solaire qui est captée où elle est accessible, concentrée et conduite jusqu'à la zone à éclairer. L'invention est utile, par exemple, dans les constructions enterrées comme les abris anti-atomiques où les personnes qui s'y sont réfugiées peuvent se trouver séparées du monde extérieur pendant une durée assez longue, en raison de causes diverses : incendie, éboulements, retombées dangereuses, contamination de l'environnement etc... De plus, l'exiguïté des abris où il faut emmagasiner de la nourriture, des vêtements, des outils, etc... ne permet pas le stockage d'énergie sous forme encombrante et parfois polluante comme les batteries d'accumulateurs, par exemple. Pendant le jour, il serait possible de profiter du rayonnement solaire, direct ou diffusé par les nuages, si on pouvait le diriger à l'intérieur de l'abri, sans risquer d'y faire pénétrer en même temps des rayons nocifs, comme les rayons X , dûs à la radioactivité du milieu ambiant. La réception directe du flux solaire à travers des ouvertures garnies de verre n'est pas admissible même quand il s'agit de verre traité. Le but principal de l'invention est de parvenir à un dispositif capable de recevoir, de concentrer et de conduire la lumière diurne jusqu'à une zone sombre non éclairée autrement par la lumière naturelle, ne nécessitant qu'un orifice de passage de très faibles dimensions réduisant les angles de pénetration possible d'un rayonnement extérieur nocif susceptible d'exister pendant une longue durée. On atteint ce but, selon l'invention, en utilisant un concentrateur solaire luminescent, connu en soi dans la litterature scientifique, mais dont la possibilité d'application à l'éclairage des abris enterrés n'a pas encore été envisagée. Un concentrateur solaire luminescent est constitué par une plaque en matière transparente à indice de réfraction élevé (verre ou polymère), dopée dans la masse ou au moins en surface à l'aide de corps capables d'absorber une fraction du spectre solaire et de la réémettre dans une bande de fréquences à laquelle l'oeil est sensible. La fraction réémise du spectre reste enfermée dans l'épaisseur de la plaque en raison de l'indice de réfraction élevé dela matière et elle est conduite par réflexions totales successives internes jusqu'aux tranches de la plaque par où elle peut s'échapper. Un dispositif conforme à l'invention comprend une première partie constituée par au moins une plaque de concentration solaire, transparente, de préférence en polymère dopée à l'aide d'au moins une substance luminescente ayant une caractéristique de réémission entre 450 et 600 nm, de préférence vers 520 nm, cette première partie dite de réémission ayant de grandes dimensions en largeur et en longueur, étant plane de préférence et destinée à être placée à l'extérieur avec une inclinaison déterminée par rapport à l'horizontale, une deuxième partie dite de transport optique susceptible d'être incurvée par la traversée d'une paroi par exemple une troisieme partie dite d'éclairage dont la tranche terminale au moins est disposée dans la zone à éclairer. Selon un premier aspect de l'invention la plaque constitue une seule pièce en même matière dans laquelle la première partie est dopée de préférence dans la masse et recouverte d'une couche réfléchissante sur sa face opposée et sur ses tranches, la deuxième partie étant recouverte sur ses deux faces et sur ses tranches d'une couche réfléchissante, la troisième partie ayant une tranche allongée par un découpage approprié par exemple. Selon un deuxième aspect de l'invention, la pre mière partie est en matière transparente dopée, dans la masse ou en surface, la deuxième partie incurvée est en matière transparente contenant dans sa masse une substance de protection contre les radiations (du plomb par exemple) ; ces deux parties se suivent en étant réunies par collage ou par soudure par une de leurs tranches ; la troisième partie dite d'éclairage est analogue à celle du premier aspect de l'invention. Selon un troisième aspect de l'invention, la première partie est en matière transparente dopée, dans la masse ou en surface ; contre l'une au moins de ses tranches sont appliquées les faces extrêmes d'une série de fibres optiques, les autres tranches étant recouvertes d'une couche réfléchissante, la deuxième partie est constituée par les fibres optiques et la troisième partie, dite d'éclairage, est constituée par les faces extrêmes opposées de ces fibres optiques. On utilise de préférence, dans le cadre de l'invention, une substance disponible dans le commerce, soit le composé PMMA rouge fluorescent connu sous la marque ALTULOR T770 contenant 120 ppm de rhodamine B, soit le composé PMMA vert fluorescent connu sous la marque ALTULOR T775 contenant 100 ppm d'un colorant dérivé du pérylène (solvant green 5), soit un mélange de ces composés. (PMMA désigne le polyméthacrylate de méthyle). De préférence aussi la substance fluorescente est dissoute dans la masse dans la partie dopée du dispositif. En outre, un volet de protection, manoeuvrable à distance, est disposé et guidé pour occuper une première position de protection et une seconde position de dégagement de la face active de la première partie, c'est-à-dire de la face destinée à être exposée au rayonnement solaire. On donnera maintenant, sans exclure aucune variante et sans intention limitative, une description de plusieurs exemples de réalisation d'un dispositif selon l'invention. On se reportera au dessin annexé dans lequel - la figure 1 est une vue en perspective d'un dispositif conforme au premier aspect de l'invention, - la figure 2 est une vue en perspective d'un dispositif conforme au deuxième aspect de l'invention, - la figure 3 est une vue en perspective d'un dispositif conforme au troisième aspect de l'invention. Dans l'exemple illustré par la figure 1, une unique plaque 1 en méthacrylate de méthyle comprend une première partie 2 plane destinée à être exposée par une de ses faces principales au rayonnement solaire direct ou diffus r cette face principale 3 est inclinée en fonction de la latitude du lieu pour recevoir un éclairement maximum; elle contient une substance fluorescente verte ; sa face principale opposée et ses tranches sont couvertes d'une couche réfléchissante (aluminium par exemple).Cette première partie 2 a une surface qui peut atteindre plusieurs mètres carrés (1 à 4 m2). A la suite de la première partie 2, la plaque 1 comprend une deuxième partie 4 dite de transport optique qui traverse une épaisseur de sol ou de construction et une paroi 5 ; dans cette partie 4 toutes les faces (faces principales et tranches) sont couvertes d'une couche réfléchissante. Sur la figure 1, la première partie 1 est incurvee en 6 pour devenir verticale après son inclinaison et avant d'arriver à la traversée de l'épaisseur de sol et de paroi 5. En fonction des circonstances, la zone incurvée 6 pourrait être incluse dans la deuxième partie 4. A la suite de celle-ci, la plaque 1 comprend une troisième partie 7 située à l'intérieur d'un abri et dont la tranche extrême terminale 8 est la zone de diffusion de la lumière captée et concentrée par la pre mière partie 2. La surface de la tranche 8 peut être accrue par une découpe en ondulations ou en dents de scie. Un verre protecteur 9 contient la tranche éclairante 8 ; ce verre 9 est, par exemple, chargé de plomb afin d'arrêter les radiations ionisantes qui auraient pu pénétrer dans l'abri en empruntant la plaque 1. Un volet 10, en tle ou en bois, de même taille et de même conformation que la première partie 4 est articulé par rapport à celle-ci, au moyen d'une charnière 11 ; ce volet 10 est manoeuvrable à distance, à partir de l'abri, à l'aide d'un câble 12. Il peut occuper une première position dans laquelle il recouvre totalement et protège la couche mince de la face principale 3 et une seconde position dans laquelle il la dégage entièrement. Sur la figure 1 le volet 10 est représenté en trait mixte à une position intermédiaire, momentanée, pendant sa manoeuvre. La figure 2 montre une plaque 1' comprenant une première partie 2' plane, identique à la première partie 1 de la figure 1. Cette première partie 2' est réunie par une de ses tranches, par soudure ou par collage, à une tranche correspondante d'une deuxième partie 4' qui est en matière de base identique ou différente de celle de la première partie 1', mais chargée dans sa masse d'un corps arrêtant ou affaiblissant les radiations ionisantes. Dans cet exemple, cette deuxième partie 4' de transport optique est incurvée en 6' avant de traverser l'épaisseur de sol et de paroi 5. Elle est recouverte sur toutes ses faces d'une couche réfléchissante. Après cette deuxième partie 4' se trouve la troisième partie 7' d'éclairage qui fait partie intégrante de la deuxième partie 4' et qui en constitue la partie extrême se terminant par la tranche éclairante 8'.Le volet de protection 10 n'est pas représenté sur cette figure 2. La figure 3 montre une plaque 1" ayant une première partie 2" plane, identique aux premières parties 1 et 1' des figures 1 et 2, susceptible d'être recouverte d'un volet de protection non représenté. Dans cet exemple la deuxième partie 4" du dispositif est constituée par un faisceau de fibres optiques qui sont fixées chacune par une première face extrême contre une tranche de la première partie 2". De préférence sur les quatre tranches de cette dernière sont appliquées des fibres optiques 13, qui ne sont pas toutes représentées pour la clarté du dessin. Chaque fibre optique 13 a une incurvation 6" avant de se réunir aux autres fibres en un câble 14 qui traverse l'épaisseur de sol et de paroi 5. Ensuite se trouve la troisième partie 7" dont la seconde face extrême 8" des fibres constitue la source-de lumière. Le volet de protection 10 a également été omis sur la figure 3. On notera que les dessins n'ont pas d'échelle précise. En particulier l'épaisseur de sol et de paroi 5 peut être très importante et atteindre-plusieurs mètres. Un des avantages du dispositif de l'invention est que la deuxième partie 4, 4', 4" de transport optique n'a pas de limite pratique dans les circonstances d'emploi envisagées. Le dispositif de l'invention permet de disposer dans un abri d'un éclairement appréciable. Si l'on admet que 2 dans un local de 10 m de surface, une ampoule électrique classique de 50 W est suffisante, on constate qu'elle a dans le domaine visible un rendement de l'ordre de 10 %, soit 5 W. Or, le dispositif de l'invention a un rendement de 17 % environ en énergie lumineuse fournie à l'intérieur du local par rapport à l'énergie lumineuse reçue à l'extérieur. Pour 2 un rayonnnement reçu du ciel de 250 W/m2 (pour une constante 2 solaire de 1.350 W/m2), on constate qu'un capteur ayant une surface de 0,1 m fournirait dans l'abri un éclairage sensiblement équivalent à celle de l'ampoule de 50 W. Une surface 2 de la partie 1 ou 1' ou 1" de réémission de 1 à 4 m est donc largement suffisante. Dans la partie de réémission du dispositif de l'invention on pourrait utiliser plusieurs plaques superposées, dopées avec des substances fluorescentes différentes afin d'obtenir une lumière composée plus proche de la lumière blanche. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'éclairage d'une zone sombre telle que l'intérieur d'un abri souterrain, à partir du rayonnement solaire, caractérisé en ce qu'il comprend une première partie (2,2',2") constituée par au moins une plaque transparente de concentration solaire, dopée à l'aide d'au moins une substance luminescente ayant une caractéristique de réémission entre 400 et 600 nm, destinée à être placée à l'extérieur de l'abri avec une inclinaison déterminée par rapport à l'horizontale, une deuxième partie (4,4',4) de transport optique destinée a s'étendre jusqu'à l'intérieur de l'abri soutermin, ayant ses faces recouvertes d'une couche réfléchissante, une troisième partie (7,7',7") d'éclairage ayant au moins une de ses tranches terminales éclairante disposée dans la zone à éclairer. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les trois parties sont celles d'une seule pièce en matière transparente, de préférence en méthacrylate de méthyle, 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la deuxième et la troisième parties sont celles d'une seule pièce dont une tranche est réunie par collage ou soudure à une tranche de la première partie. 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première partie (2,2',2") contient au moins une substance luminescente et est couverte sur les faces non insolées d'une couche réfléchissante. 5. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la pièce qui constitue la deuxième partie. (4',4") et la troisième partie (7',7") est chargée d'un corps tel que le plomb arrêtant ou affaiblissant les radiations ionisantes. 6. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la tranche terminale éclairante (8) de la troisième partie (7) est entourée d'un élément de protection transparent (9) chargé en corps arrêtant ou affaiblissant les radiations ionisantes. 7. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la deuxième et la troisième parties sont constituées par un ensemble de fibres optiques (13) ayant une première face extrême appliquée contre l'une au moins des tranches de la première partie (2") non recouverte de couche réfléchissante, ces fibres optiques (13) constituant ensuite un câble et leur seconde face extrême (8") étant disposée dans la zone à éclairer. 8. Dispositif selon la revendication 1, caracté 2 risé en ce que la première partie a une surface de 1 à 4 m2. 9. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un volet de protection manoeuvrable à distance, est disposé et guidé pour occuper une première position de protection de la face active de la première partie (2,2'j2") et une seconde position pour dégager cette même face.