Brevet FR2604540A1 — publié le 19880401

"Dispositif d'alimentation électrique d'une source lumi- neuse utilisant des lampes à halogène". La présente invention concerne un dispositif d'alimentation électrique qui est destiné à alimenter une source lumineuse qui comporte des lampes à halogène. Les lampes à halogène sont de plus en plus utilisées à cause de leur rendement; on en utilise par exemple dans les dispositifs de signalisation ou d'affichage tels que les panneaux de signalisation d'autoroutes. Dans ce dernier cas, les panneaux sont généralement diffi- ciles d'accès et leur maintenance pose des problèmes. C'est pourquoi il est souhaitable d'augmenter la durée de vie des lampes à halogène utilisées afin de réduire les opérations de maintenance. Ainsi par exemple, la durée de vie de ces lampes à halogène est d'environ 3000 heures ce qui entraîne des opération de maintenance plusieurs fois par an. Par ailleurs, l'efficacité d'un dispositif d'af- fichage ou de signalisation est fonction du contraste avec la luminosité ambiante et, par exemple dans les- dits panneaux d'affichage d'autoroutes on prévoit sim- plement une position "jour" dans laquelle les ampoules à halogène sont alimentées sous 6 V et une position "nuit" dans laquelle les ampoules à halogène sont ali- mentées sous 12 V. Si le contraste est trop élevé (supérieur à 7 ou 83, il y a une perte de visibilité et les ampoules utilisées sont alors suralimentées ce qui entratne en plus une perte de puissance. La présente invention a donc pour objet un dis- positif d'alimentation électrique d'une source lumineuse comportant des lampes à halogène qui permet à la fois d'augmenter la durée de vie des lampes et d'augmenter l'efficacité des dispositifs d'affichage ou de signali- sation utilisant ces lampes. Le dispositif d'alimentation selon l'invention est notamment remarquable en ce qu'il comporte une unité d'alimentation électrique à découpa- ge dont la tension de sortie est réglée par un régula- teur recevant une valeur de consigne fournie à partir d'un détecteur de luminosité ambiante et une valeur réelle fournie par un détecteur de la luminosité de la source lumineuse à halogène. L'unité d'alimentation à découpage comportant un dispositif de lissage, on élimine les vibrations du filament des lampes qui sont généralement alimentés en courant alternatif à 50 Hz et il en résulte une augmen- tation de leur durée de vie. Par ailleurs, la régula- tion permet d'une part d'obtenir le meilleur rendement des dispositif d'affichage ou de signalisation utilisant les lampes à halogène et d'autre part, elle permet de limiter la puissance fournie aux lampes; Dr, la durée de vie des lampes à halogène augmente lorsqu'elles sont utilisées à puissance réduite. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'unité d'alimentation électrique à découpage comporte un limiteur de courant. Grace à cette disposition, le courant traversant le filament est limité et on élimine les chocs thermiques, en particulier lors de l'amorçage de ces lampes à halogène, ce qui est particulièrement intéressant pour les dispositif d'affichage ou de signali- sation à clignotement, puisque dans ce cas, la lampe à halogène est soumise à des amorçage très fréquents. Selon encore une autre caractéristique de l'in- vention, le détecteur de la luminosité ambiante est constituée de plusieurs capteurs qui sont disposés selon des directions différentes et dont les signaux sont corrélés entre eux. De cette manière, on peut améliorer notablement l'efficacité de la régulation et obtenir la meilleure utilisation des lampes à halo- gène. Avantageusement, les lampes à halogène sont choisies de manière que, lorsqu'elles sont neuves, la tension maximale de réglage est inférieure à leur tension d'utilisation nominale. De cette manière, les lampes à halogène sont utilisées à puissance réduite, tout au moins lorsqu'elles n'ont pas subi de vieillis- sement important. Le dispositif d'alimentation électrique selon l'invention peut comporter un détecteur de butée cons- titué par un comparateur qui compare la valeur de la luminosité de la source lumineuse pour la tension d'utilisation nominale à la valeur maximale de la ten- sion de consigne et qui fournit une alarme lorsque ladite valeur de la luminosité à la tension nominale est inférieure à ladite valeur maximale de consigne. Cette alarme avertitque la lampe à halogène a subi vieillissement tel qu'elle ne sera bientôt plus en mesure de fournir la luminosité maximale d'être requise. La valeur de la butée déclenchant l'alarme peut être choisie égale ou supérieure à la valeur ma- ximale possible de la luminosité pouvant être fournie par la lampe. En effet, l'oeil n'étant sensible qu'à des variations de lumière qui sont au moins égalesà 2, on peut donc choisir une butée correspondant à 50% de la luminosité maximale possible, ce qui permet encore d'augmenter la durée de fonctionnement de la lampe. La valeur réelle de la luminosité peut être mesurée au moyen d'une fibre optique reliant au moins une lampe à halogène au détecteur de luminosité de la source lumineuse. Selon encore une autre caractéristiquede l'invention, dans le cas o les lampes à halogène alimentent un faisceau de fibres optiques constituant par exemple des points d'affichage, on utilise des lampes à halogène présentant une distance focale élevée, ce qui permet d'utiliser un faisceau de fibres optiques en matière synthétique; l'utilisation de fibres optiques en matière synthétique au lieu de fibres optiques en verre permet de réduire considérablement le prix de revient du dispositif d'affichage ou de signalisation utilisant la source lumineuse à lampes à halogène. Dans le cas d'un panneau lumineux de signalisa- tion etJou d'affichage, le détecteur de luminosité ambiante peut être constitué d'un capteur dirigé vers l'avant du panneau, d'un capteur dirigé vers l'arrière du panneau et d'un capteur dirigé vers le haut. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention ressortiront de la description qui suit, ainsi que des dessins ci-annexés sur lesquels: - la Fig.1 est un schéma d'une installation d'affichage comportant un dispositif d'alimentation électrique conforme à la présente invention et, - la Fig.2 illustre par un schéma l'application de liinvention à un dispositif de signalisation à cli- gnotement. On a représenté sur la figure 1 un dispositif d'affichage qui comporte une source lumineuse 1 compor- tant au moins une lampe ou ampoule à halogène qui éclai- re un faisceau de fibres optiques 2, les différentes fibres optiques alimentant des éléments individuels d'affichage lumineux. Il peut s'agit par exemple d'un dispositif d'affichage tel que décrit dans la demande de brevet français 85 11 176 du 22 juillet 1985 et qui comprend une matrice de points constitués chacun par une cellule élémentaire d'affichage comportant une pla- que présentant une face réfléchissante et une face noire, ladite plaque étant montée à pivotement entre une posi- tion active ou elle présente la face réfléchissante et une position de repos o elle présente la face noire, l'extrémité d'une fibre optique étant disposée derrière ladite plaque qui comporte un trou disposé en regard de l'extrémité de ladite fibre optique lorsque ladite plaque se trouve en position active. Conformément à l'invention, l'alimentation élec- trique des différentes ampoules à halogène est réalisée au moyen d'une unité d'alimentation à découpage 3 qui comporte un dispositif de lissage de manière à fournir une tension moyenne quasi-continue. Conformément à l'invention, on prévoit un régu- lateur 4 de la tension de sortie de l'unité d'alimenta- tion 3. Ce régulateur reçoit tout d'abord une valeur de consigne qui est fournie par un détecteur de la lu- minosité ambiante. Ce détecteur comporte plusieurs capteurs 5, 3 dans l'exemple représenté, dont les si- gnaux de sortie sont corrélés dans un circuit 6 de ma- nière à obtenir une valeur de consigne représentative de la luminosité ambiante. Le régulateur 4 reçoit par ailleurs un signal correspondant à la valeur réelle de la luminosité four- nie par la source lumineuse 1; cette valeur réelle est fournie par un capteur 7 qui, dans le cas d'une source lumineuse alimentant un faisceau de fibres optiques est alimenté par une fibre optique 8 du faisceau 2. Conformément à l'invention, les lampes à halogène utilisées dans la source lumineuse 1 sont choisies de telle manière que lvrsqu'elles sont neuves, la tension maximale de réglage, c'est à dire la tension correspon- dant à un découpage à cent pour cent de l'unité d'ali- mentation 3, est inférieure à leur tension d'utilisation nominale. Ainsi par exemple au lieu d'utiliser des am- poules à halogène fournissant une puissance de 50W sous une tension de 12V et pour lesquelles la durée- de vie indiquée.est de 3000 Heures, on peut conformément à l'invention, utiliser des ampoules fournissant 75 W pour une tension nominale de 12 V en les utilisant à tension réduite, la puissance de 50W étant fournie pour 260454C une tension de 10V. Le fait d'utiliser les lampes à halogène sous tension réduite et à puissance réduite réduit notablement les phénomènes de vieillissement et on peut ainsi grâce à l'utilisation à puissance réduite obtenir une durée de vie de 10000 heures. Selop l'invention, on prévoit un détecteur de butée qui fournit une alarme lorsque la valeur réelle de la luminosité de la source lumineuse pour la tension maximale de réglage devient égale ou inférieure à la tension nominale des lampes à halogène. Dans l'exemple représenté, ce détecteur de butée comporte essentiel- lement un comparateur 9 qui reçoit d'une part le signal fourni par le capteur 7 de luminosité réelle et d'autre part une valeur de butée réglable fournie par un circuit 11. Pour détecter si une ampoule à ha- logène à atteint un vieillissement tel qu'elle ne puis- se plus fournir la luminosité maximale possible, on alimente ladite ampoule à la tension maximale d'utili- sation (100% de découpaqe) et si la valeur du siqnal fourni par le capteur 7 est inférieur à la valeur du siqnal de butée fourni par le circuit 11, le comparateur 9 agitsur un circuit d'alarme 12 qui peut fournir une alarme visuelle ou même fournir une alarme à un système central de surveillance par un dispositif de télécom- munication. La butée fournie par le circuit 11 peut être choisie pour correspondre à au moins 50% de la luminosi- té maximale possible. En effet, une baisse de luminosité de 50% est tout juste perçue par l'oeil humain. Si l'on choisit une valeur de butée un peu su- périeure à 50%, on disposera alors encore d'une réserve de puissance et cela permet en particulier de supprimer les ampoules de rechange qui sont prévues dans des dis- positifs de signalisation connus qui comportent un dis- positif faisant basculer l'alimentation sur les ampoules de secours lorsque l'ampoule normale ne fournit plus la puissance nécessaire. La suppression de cette ampoule de secours permet une réduction importante du prix de revient, car non seulement on supprime cette ampoule mais on supprime aussi le faisceau de fibres optiques qui était utilisé avec les ampoules de secours. Il en résulte donc une économie notable en ce qui concerne le prix de revient ainsi qu'un gain en luminosité puis- qu'on utilise mieux le faisceau utile des ampoules. Sur l'exemple de réalisation de la figure 1, on a représenté trois capteurs simples qui servent à déterminer la valeur de consigne; ces capteurs peuvent être par exemple disposés respectivement de manière à être dirigés vers l'avant, vers l'arrière et vers le haut du panneau utilisant la source lumineuse à halogène. Le circuit de corrélation 6 fournit une valeur de consi- gne optimale en fonction des mesures données par les trois capteurs 5. Avantageusement, l'unité d'alimentation comporte un circuit de limitation du courant, ce qui permet de supprimer les pointes de courant en particulier lors de l'amortiçage des ampoules; ces pointes de courant entraînent en fait des chocs thermiques importants sur le filament de l'ampoule. Ceci présente un très gros avantage dans le cas d'ampoulesqui sont employées de manière clignotante puisqu'elles sont soumises cycle important d'allumages. Pour limiter encore le prix de revient des dis- positifs de signalisation et ou d'affichage utilisant des ampoules a halogène éclairant un faisceau de fibres optiques, on choisit des ampoules à halogène dont la distance focale est importante; cela permet d'éloigner l'extrémité du faisceau de fibre optique 2 de l'ampoule 1 et cela réduit fortement la température à laquelle est soumise l'extrémité du faisceau 2. On peut alors utiliser de fibres optiques en matière synthétique au lieu des fibres optiques en verre ce qui permet de limiter le prix de revient dans une proportion importante. 260454C Sur la figure 2 on a représenté un autre exemple d'application de l'invention à un appareil d'affichage et/ou de signalisation qui comporte une source lumineuse 21 qui comprend plusieurs ampoules à halogène 22 dont l'énergie lumineuse est utilisée directement sans in- terposition de fibres optiques. Il peut s'agit par exemple d'un dispositif de signalisation par clignote- ment. Dans ce cas, comme cela a été exposé plus haut il est particulièrement important que l'unité d'alimen- tation 3 comporte un limiteur de courant. On a représen- té en 23 une unité de commande du fonctionnement en clignotement de la source 21. Dans cet exemple de réa- lisation, la valeur réelle de la luminosité est obtenue au moyen d'un capteur 24 disposé à proximité d'une des ampoules 22. On voit que l'invention permet d'augmenter de manière très notable la durée de vie des ampoules à halogène utilisées dans les dispositifs d'affichage et de signalisation, ce qui entratne en particulier une réduction importante des opérations de maintenance et la possibilité de supprimer des ampoules de rechange. Par ailleurs, les sources lumineuses conformes à la présente invention ont une structure et un prix de re- vient fortement réduis puisque la suppression des am- poules de rechange réduit le nombre des composants. 260454C REVENDICATIONS 1. Dispositif d'alimentation électrique d'une source lumineuse (1,21) utilisant des lampes à halogène (22), caractérisé en ce qu'il comporte une unité d'alimentation électrique à découpage (3) dont la tension de sortie est régulée par un régulateur (4) reçevant une valeur de consigne fournie à partir d'un détecteur de luminosité ambiante (5,6) et une valeur réelle fournie par un détecteur (7,24) de la luminosité de ladite source lumineuse (1,21). 2 . Dispositif d'alimentation électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'unité d'alimentation électrique à découpage (3) comporte un limiteur de courant. 3 . Dispositif d'alimentation électrique selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le détecteur de la luminosité ambiante comprend plusieurs capteurs (5) qui sont disposés selon des di- rections différentes et dont les signaux sont corrélés entre eux. 4 . Dispositif d'alimentation électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, carac- térisé en ce que les lampes à halogène (22) sont choi- sies de manière que lorsqu'elles sont neuves, la tension maximale de réglage est inférieure à leur tension d'utilisation nominale. 50. Dispositif d'alimentation électrique selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il com- porte un détecteur de butée valeur maximale de consigne. 6 . Dispositif d'alimentation électri- que selon la revendication 5, caractérisé en ce que la valeur de la butée déclenchant l'alarme est supé- rieure ou égale à 50% de la valeur maximale de consi- gne. 7 . Dispositif d'alimentation électri- que selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la valeur réelle de la luminosité de la source lumineuse est mesurée au moyen d'une fibre (8) reliant au moins une lampe à halogène au capteur (7) 8 . Dispositif d'alimentation électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, carac- térisé en ce que la ou les lampes à halogène (22) présentent une distance focale élevée et en ce qu'elles éclairent un faisceau de fibres optiques en matière synthétique. 9 . Dispositif d'alimentation électrique selon la revendication 3, caractérisé en ce que le détecteur de luminosité ambiante (5,6) comporte un capteur (5) dirigé vers l'avant, un capteur (5) dirigé vers l'arrière et un capteur (5) dirigé vers le haut du dispositif d'affichage et/ou de signalisation utili- sant la source lumineuse (1,21) à lampe à halogène.