Brevet FR2679007A1 — publié le 19930115

L'invention concerne l'éclairage par audessus de zones de circulation ou d'intervention le plus souvent extérieures, par des luminaires notamment, mais pas exclusivement, à support spécifique tels que des candélabres pour voies publiques ou zones industrielles, mais il peut aussi s'agir de luminaires intégrés à des supports ayant une fonction différente, tels que dans des tunnels de circulation, ou des luminaires de façade,.. Elle peut concerner - le renouvellement d'équipements déjà existants, - l'implantation de nouveaux équipements, par exemple dans le cas de nouvelles surfaces à éclairer, - l'éclairage artistique. Les solutions existantes sont performantes, mais on peut relever des insuffisances ou des contraintes à propos de plusieurs de leurs caractéristiques : - l'entretien, qui impose que les opérateurs disposent d'équipements adaptés à les amener à la hauteur des lampes situées à l'intérieur des projecteurs, - la sécurité, qui nécessite des précautions contraignantes lors des opérations de maintenance, - la qualité d'éclairement, qui est généralement irrégulière compte tenu du spectre étroit des lampes utilisées, - l'esthétique, qui pâtit parfois du caractère assez massif des structures connues, - la consommation énergétique, que l'on cherche, ici comme ailleurs, à réduire autant que possible, surtout compte tenu du grand nombre d'équipements d'éclairage qui coexistent dans la plupart des cas. L'invention vise à apporter des améliorations sur au moins les deux premiers points. Elle propose à cet effet un équipement pour ltéclairage par au-dessus dtune zone de circulation ou d'intervention comportant au moins un diffuseur situé à distance en hauteur par rapport à cette zone à éclairer, une source de lumière et un module d'alimentation électrique, caractérisé en ce que le module d'alimentation électrique et la source de lumière sont disposés à proximité de cette zone, au maximum à hauteur d'homme, ce diffuseur étant connecté optiquement à la source de lumière par une fibre optique. On appréciera que l'utilisation d'une fibre optique comme moyen de transport pour une grande densité de flux lumineux est à ce jour originale ; il en est de même, a fortiori, dans le cas de ltéclairage de zones de circulation ou d'intervention, notamment dans le domaine de l'éclairage. Selon des dispositions préférées : - chaque diffuseur est connecté à la source de lumière par une fibre unique et à coeur homogène, - cette fibre optique est à coeur liquide, - le module d'alimentation électrique et la source de lumière sont dans un pied s'étendant à partir du sol sur une hauteur inférieure à 50 cm, - la source de lumière comporte une lampe disposée au foyer d'un réflecteur parabolique muni d'un système de refroidissement, - le système de refroidissement est formé d'ailettes de refroidissement, - cet équipement est un candélabre et ces ailettes de refroidissement longent extérieurement le pied de ce candélabre, - cet équipement est un candélabre comportant un pied fixé au sol, et un diffuseur unique prolongé par un fût de diamètre inférieur à 15 cm et de hauteur au moins egale à 7 m, - cet équipement est un candélabre comportant en sa partie haute un coude articulé traversé par la fibre optique, - le diffuseur est un objectif. Une telle structure d'équipement d'éclairage, par exemple pour éclairage public, tel que candélabre notamment, permet - de diminuer d'une manière importante le diamètre du fût de candélabre compte tenu de l'absence du réflecteur classiquement prévu en haut du candélabre, qui réduit la tenue mécanique exigée de ce fût ;; l'esthétique de l'environnement routier peut en être sensiblement modifié (plus discret et plus aérien ou gracile), - d'améliorer la qualité d'éclairement grâce à un spectre lumineux plus large (perception améliorée des couleurs et reliefs, comme en plein jour), - d'augmenter la sécurité en cas d'accident, par l'absence de conducteur d'énergie électrique dans le support, - de diminuer le coût d'entretien puisque la source lumineuse se trouve au niveau du sol, donc aisément accessible, - voire de diminuer la consommation énergétique malgré les pertes occasionnées par la fibre optique, sous réserve d'augmenter d'une manière importante le rendement du flux lumineux d'une source. Des objets, caractéristiques et avantages de l'invention ressortent de la description qui suit, donnée à titre d'exemple non limitatif, en regard des dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est une vue schématique en élévation d'un candélabre d'éclairage public conforme à l'invention, au bord d'une voie de circulation automobile, - la figure 2, est une vue agrandie, en coupe verticale, du pied du candélabre de la figure 1, - la figure 3 est le diagramme d'émission spectrale d'une lampe à xenon et à arc court, - la figure 4 est une vue en élévation d'une variante de réalisation au pied de la figure 2, - la figure 5 est une vue en coupe de ce pied, selon la ligne V-V de la figure 4, - la figure 6 est une vue en coupe verticale d'un tronçon du fût de candélabre, - la figure 7 est un diagramme de transmission spectrale pour une fibre liquide d'une part, et pour une fibre encollée d'autre part, et - la figure 8 est une vue en élévation de la tête du candélabre avec agrandissement partiel, en coupe verticale, de la zone terminale munie d'un diffuseur. Le principe du candélabre considéré ici à titre exemple, est fondé sur la loi de SNELL-DESCARTES qui régit la propagation d'une onde lumineuse dans le coeur d'une fibre optique se réfléchissant sur une gaine optique d'indice de réfraction plus faible. Ce candélabre, repéré 1 dans son ensemble, comporte principalement trois sous-ensembles : une partie inférieure ou pied 10, fixée dans le sol, une partie allongée ou fût 20, s'étendant depuis le pied vers le haut, et une partie supérieure ou tête 30, montée à l'extrémité libre du fût. Le pied 10, tel que schématisé à la figure 2, comporte en sa partie basse un module d'alimentation 11 et en sa partie haute, un module de génération de lumière 12. Il est en pratique équipé d'une trappe de visite 10 A. Le module d'alimentation 11 est de tout type connu approprié, fournissant à partir de l'énergie du réseau R (par exemple le réseau E.D.F.) une énergie assimilable par le module de génération de lumière 12 (par exemple 50 A sous 40 V continus), en présentant un taux de résidu de fluctuation le plus faible possible, car la durée de vie de la lampe du module de génération de lumière en dépend. Ce module comporte un étage de redressement 11A et un module de régulation 113. Il comporte également une temporisation (non représentée) suffisante pour permettre l'amorçage si la lampe du module 12 est du type à décharge. Le module de génération de lumière 12 comporte une source lumineuse 13 constituée par une lampe 13A avantageusement du type à décharge (de type à XENON ou similaire) placée au foyer d'un réflecteur parabolique 13B de géométrie appropriée, muni en sa partie arrière d'un système de refroidissement 14 ici constitué par des ailettes de refroidissement qui s'étendent ici vers le bas. Au-dessus de ce réflecteur parabolique 13B, est positionné un objectif 15 coaxial à ce réflecteur, maintenu dans le pied 10 par une monture 15A, en pratique métallique. Enfin, au-dessus de cet objectif est disposé un adaptateur 16 destiné à positionner l'extrémité d'une fibre optique 21 dans l'axe du faisceau lumineux concentré par l'objectif 15. Le rôle de la lampe 13A est de fournir l'énergie lumineuse nécessaire pour assurer, après transmission de plusieurs mètres (environ 15 m), le flux lumineux (par exemple de 40 Lux) requis pour l'éclairage d'une surface donnée ; divers types d'ampoules disponibles peuvent convenir pour autant que leurs filaments ou arcs soient courts (environ 5 mm) et puissent fournir une énergie lumineuse de plusieurs dizaines de milliers de lumens sur un spectre visible d'une longueur d'onde de 300 nm à 700 nm : il peut s'agir de lampes à décharge du type à xenon à arc court ou de lampe à halogène, voire des lampes à hautes fréquences. Le rôle du réflecteur 13B, en pratique métallique, est de rassembler dans un faisceau parallèle le flux lumineux issu de la lampe dans un diamètre identique à celui de l'objectif pour augmenter le rendement de la lampe (par exemple le multiplier par quatre). Le rôle de l'objectif 15 est de converger le flux lumineux issu du réflecteur, de manière à obtenir l'angle à ouverture numérique optimum (ON : Ouverture Numérique) caractérisant la fibre optique. Divers objectifs disponibles en verre peuvent convenir, du moment qu'ils résistent à des températures élevées (environ 2000C). La figure 3, montre le diagramme d'émission spectrale d'une lampe à décharge, à xenon et à arc court on note qu'il est régulier sur toute la largeur du spectre visible. Les figures 4 et 5 présentent un autre pied de candélabre 10', qui se distingue principalement du pied 10 par le fait que les ailettes de refroidissement 14' lui sont disposées extérieurement, s'étendant verticalement sur toute la hauteur du pied, autour de la lampe 13'A et du réflecteur 13'B, avec des perçages transversaux 14'A de circulation d'air. Ce pied 10' est ici de section carrée, par exemple réalisé en alliage d'aluminium, mais peut avoir bien d'autres sections (rond, rectangulaire ...) et être réalisé en bien d'autres alliages rigides et bons conducteurs thermiques. La figure 4 illustre en outre un mode de fixation du pied dans le sol : ce pied 10' se prolonge vers le bas jusque dans une dalle de béton S1, enfouie dans le sol naturel SO et recouverte par le revêtement de sol S2. Le fût du candélabre 20 (figure 2) ou 20' (figure 4) se termine par un flasque 20A ou 20'A fixé, par exemple par des vis, sur le pied 10 ou 10', au-dessus de l'adaptateur 16. Le fût 20 du candélabre comporte trois éléments principaux - la fibre optique 21 dont le rôle est de transmettre la puissance lumineuse, cette capacité se définissant par rapport à l'ouverture numérique ON de la fibre par la relation 2 2 ON = V (n - n )/nO 1 2 - une gaine optique 22 dont le rôle est de présenter un indice de réflexion n2 plus faible que celui n1 de la fibre (nO désignant l'indice de l'air), - un support métallique 23 dont le rôle est de procurer la rigidité nécessaire à la fibre optique, souple par définition, compte tenu de son diamètre (faible) et de sa hauteur (grande), et compte tenu en outre de la force des vents envisageables ; un alliage très rigide de type aviation en carbone ou tungstène est approprié.Ce support métallique déterminant en outre l'aspect visible du candélabre, un soin particulier d'esthétique doit être pris à sa réalisation. La figure 7 montre le diagramme de transmission spectrale de fibres, liquide ou fusionnée I ou encollée II respectivement. Le fût 22 du candélabre se présente ici sous la forme d'un fourreau de diamètre constant déterminé en fonction de la hauteur du candélabre (de quelques centimètres pour des hauteurs de 8 m à une vingtaine de centimètres pour des hauteurs de 15 m). La tête 30 du candélabre, est orientée de telle manière que la lumière sortant de l'extrémité de la fibre insérée dans le tube puisse éclairer la surface de sol souhaitée. Cette orientation peut être obtenue par une courbure, ou mieux par un coude articulé orientable 31 permettant un meilleur ajustement. Cette partie supérieure est en pratique du même diamètre que le fût. La tête 30 du candélabre comporte ici deux éléments principaux - un objectif de diffusion 32 dont le rôle est de diverger le flux lumineux issu de la fibre optique 21 pour permettre d'obtenir le maximum de surface éclairée avec l'énergie lumineuse disponible. Cet objectif peut être en verre, voire en matière plastique (plus léger) sous réserve d'en avoir vérifié la constance des caractéristiques optiques avec le temps et les intempéries.Cet objectif est de préférence traité anti-poussière pour éviter de se dégrader, - le coude d'orientation 31 dont le rôle est de permettre l'orientation du diffuseur 32 pour obtenir l'éclairage du champ souhaité ; ce bras peut être réalisé en deux flasques métalliques montés rotatifs l'un par rapport à l'autre et bloqués en rotation par des écrous de serrage ; il doit également laisser passer la fibre tout en respectant son rayon de courbure minimum (qui peut être très faible, de l'ordre de quelques centimètres). A titre d'exemple, le candélabre a une hauteur de 8 m, son fût a un diamètre extérieur de 12 cm et son pied a un diamètre de 20 cm et une hauteur de 30 cm. Il va de soi que la description qui précède n'a été proposée qu'à titre d'exemple non limitatif et que de nombreuses variantes peuvent être proposées par l'homme de l'art sans sortir du cadre de l'invention. Ainsi, par exemple, il peut y avoir plusieurs diffuseurs au sommet d'un même candélabre. D'autre part, la (ou les) fibre(s) optique(s) peut(vent) être incorporée(s) à des supports non spécifiques (façades de bâtiment, paroi de tunnels ...). REVENDICATIONS 1. Equipement pour l'éclairage (1) par audessus d'une zone de circulation ou d'intervention comportant au moins un diffuseur (32) situé à distance en hauteur par rapport à cette zone à éclairer, une source de lumière (13, 13') et un module d'alimentation électrique (11), caractérisé en ce que le module d'alimentation électrique (11) et la source de lumière (13, 13') sont disposés à proximité de cette zone, au maximum à hauteur d'homme, ce diffuseur étant connecté optiquement à la source de lumière par une fibre optique (21). 2. Equipement selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque diffuseur est connecté à la source de lumière par une fibre unique et à coeur homogène. 3. Equipement selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que cette fibre optique est à coeur liquide. 4. Equipement selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le module d'alimentation électrique (11) et la source de lumière (13, 13') sont dans un pied (10, 10') s'étendant à partir du sol sur une hauteur inférieure à 50 cm. 5. Equipement selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la source de lumière comporte une lampe (13A, 13'A) disposée au foyer d'un réflecteur parabolique (13B, 13'B) muni d'un système de refroidissement (14, 14'). 6. Equipement selon la revendication 5, caractérisé en ce que le système de refroidissement est formé d'ailettes de refroidissement. 7. Equipement selon la revendication 6, caractérisé en ce que cet équipement est un candélabre et ces ailettes de refroidissement (14') longent extérieurement le pied de ce candélabre. 8. Equipement selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que cet équipement est un candélabre comportant un pied (10, 10') fixé au sol, et un diffuseur unique prolongé par un fût (20, 20') de diamètre inférieur à 15 cm et de hauteur au moins égale à 7 m. 9. Equipement selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que cet équipement est un candélabre comportant en sa partie haute un coude articulé (31) traversé par la fibre optique. 10. Equipement selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le diffuseur est un objectif.