Brevet FR2717614A1 — publié le 19950922

Installation d'éclairage à induction électromagnétique La présente invention concerne de manière génerale l'éclairage. Plus particulièrement, l'invention concerne une installation d'éclairage comprenant au moins un dispositif d'éclairage à lampe qui est alimenté en énergie par un champ magnétique induit et pour lequel aucune connexion par fils électriques n'est nécessaire. Classiquement, l'éclairage des habitations ou des locaux fait appel à des luminaires et à des lampes d ' éclairage décoratives qui sont reliés par des fils électriques à des prises de courant du secteur. Le fait d'avoir à relier les appareils d'éclairage à des prises de courant est une contrainte qui gene les utilisateurs. En effet, la prise est rarement placée à l'endroit optimal et une fois l'installation réalisée à l'aide de rallonges, l'utilisateur est peu enclin à la modifier, meme lorsque cela serait vivement souhaitable par exemple pour ménager ses yeux en cas de lecture. Par ailleurs, dans le domaine de la décoration, que ce soit de salles d'exposition, de vitrines de commerces ou de meubles, l'éclairage est un élément primordial afin d'obtenir les effets recherchés. La plus grande souplesse doit être possible pour ce qui concerne le positionnement des lampes d'éclairage. De plus, la conception de l'éclairage fait souvent appel à un processus par tâtonnement et demande plusieurs essais avant d'arriver â la configuration donnant satisfaction, essais qui seraient grandement facilités si les liaisons par des fils électriques n'étaient plus nécessaires. L'invention a pour objet de fournir une installation d'éclairage dans laquelle des dispositifs d'éclairage à lampe n'ont plus à être reliés par des fils électriques au réseau de distribution électrique ou à une source quelconque d'alimentation. A cette fin, une installation pour éclairer un espace au moyen d'une pluralité de dispositifs d'éclairage à lampe, est caractérisée en ce que lesdits dispositifs d'éclairage à lampe ne comprennent aucun fil électrique de liason et sont disposés à des emplacements quelconques dans ledit espace, et en ce qu'elle comprend des moyens pour induire un champ magnétique dans ledit espace, et une pluralité de moyens associés respectivement auxdits dispositifs d'éclairage à lampe pour recevoir chacun ledit champ magnétique et produire localement au niveau de chacun desdits dispositifs d'éclairage à lampe une énergie électrique d'alimentation. Selon une autre caractéristique principale, lesdits moyens pour produire un champ magnétique comprennent au moins une spire de conducteur électrique disposée sur un pourtour dudit espace et parcourue par un courant alternatif. Selon encore une autre caractéristique principale, chacun desdits moyens associés comprend une bobine composée d'une pluralité de spires entre des bornes de laquelle est induite une tension alternative servant à l'alimentation en énergie électrique du dispositif d'éclairage associé. De préférence, chacun desdits moyens associés comprend un noyau en fer doux magnétique ou constitué de fil de fer autour duquel est disposée ladite bobine. D'autres caractéristiques et avantages de 1'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée suivante de plusieurs formes de réalisation préférées des installations d'éclairage selon l'invention en référence au dessin annexé dont la figure unique représente sous une forme schématique la configuration générale de plusieurs formes de réalisation préférées d'installations d'éclairage selon l'lnventlon. En référence au dessin, une forme de réalisation préférée de l'installation d'éclairage à l'induction selon l'invention comprend essentiellement une alimentation en courant alternatif monophasé 1, un circuit primaire d'induction 2 et une pluralité de dispositifs d'éclairage 3. L'alimentation en courant alternatif 1 est reliée au réseau de distribution électrique et fournit de préférence un courant alternatif I de l'ordre de 100 A sous une tension à 50 Hz d'environ 6V. L'alimentation 1 est reliée à des bornes de connexion 200 et 201 du circuit primaire d'induction 2. Le circuit primaire d'induction 2 comprend des première et seconde spires 20 et 21 de conducteur électrique. Les deux spires 20 et 21 constituent un primaire d'induction électro- magnétique, et sont connectées en série de sorte que le courant I délivré par l'alimentation 1 parcourt la première spire 20 puis la seconde spire 21 avant de revenir vers l'alimentation 1. Selon l'invention, les deux spires 20 et 21 sont disposées sur le pourtour, par exemple d'une pièce, d'une vitrine de magasin ou d'un meuble et couvrent un espace dans lequel fonctionnent les dispositifs d'éclairage 3. Bien queo pour cette forme préférée de réalisation, le nombre de spires du circuit primaire d'induction 2 soit limité à deux, il est clair néanmoins pour l'homme de métier que le nombre de spires n'est pas limité et qu'il dépend notamment du volume à couvrir et de la puissance d'induction électromagnétique requise. De préférence, toutefois, le circuit primaire d'induction 2 comprend de une à cinq spires. Le circuit primaire d'induction 2 produit un champ magnétique B à l'intérieur du pourtour couvert par les deux spires 20 et 21. Dans le cas théorique de spires circulaires juxtaposées, le champ magnétique B produit dans le fer est donné par légalité suivante B P (2W.10-7.N.I) / R N étant le nombre de spires, ici égal à 2, I le courant dans les spires, et R le rayon des spires. Si l'on considère qu'un courant I - lOOA parcourt les spires et que le rayon des spires R - 2m, le champ magnétique B produit dans le fer est égal à B = 6.10-4 tesla. Afin d'obtenir le courant I = lOOA dans le circuit primaire d'induction 2, compte-tenu d'une force contre-électromotrice et de pertes resistives dans le circuit, la tension V que doit fournir l'alimentation 2 est environ de V = 6V. La puissance consommée par le circuit 2 est donc de l'ordre de 0,5 KW. Un dispositif d'éclairage 3 comprend essentiellement un circuit secondaire à noyau 30, une lampe d'éclairage 31, et éventuellement un circuit d'adaptation 32. De façon classique, le circuit secondaire à noyau 30 comprend essentiellement une bobine secondaire 300 disposée autour d'un noyau 301. La bobine secondaire 300 comprend une pluralité de spires en fil de cuivre. Le noyau 301 est constitué de préférence de fer doux magnétique feuilleté ou de fil de fer de 1 lJ 2 de section environ. Le circuit secondaire 30 est soumis au champ magnétique B produit par le circuit primaire 2 et une tension E de force électromotrice est induite aux bornes de la bobine secondaire 300. La tension induite E est utilise pour alimenter la lampe d'éclairage 32. Le circuit d'adaptation 32 peut prendre différentes formes en fonction de l'installation effectivement réalisée et de la nature de la lampe d'éclairage 31. Ainsi, par exemple, dans le cas d'une pièce de grande surface où sont répartis plusieurs dispositifs d'éclairage 3, les circuits secondaires 30 des différents dispositifs d'éclairage perturbent le champ magnétique initial B et un circuit d'adaptation 32 est alors nécessaire dans chacun des dispositifs d'éclairage afin de permettre à l'ensemble de 1'installation de fonctionner correctement. Le circuit d'adaptation 32 peut alors prendre la forme d'un simple rhéostat (non représenté) pour adapter la tension appliquée à la lampe 31. Dans le cas, par exemple, où la lampe 31 se présente sous la forme d'un tube fluorescent ou luminescent qui a 1'avantage d'un rendement élevé, le circuit d'adaptation 32 comprend alors des moyens électroniques (non représentés) pour convertir la tension induite E en une tension d'amplitude et de fréquence plus élevées capable d' attaquer le tube en direct et de provoquer l'amorçage. L'invention permet aisément d'obtenir une tension induite E de l'ordre de 18 V. En effet, considérons un noyau 301 en fer de perméabilité magnétique p = 120. Le champ magnétique B7 dans le noyau 301 est donné par l'égalité B7 = p.B = 7.10-2 Tesla dans le fer, B étant égal à 6.10-4 Tesla comme montré plus haut. Le flux magnétique + dans le noyau est égal à + = S.B7 = 2.10-4 Weber, où S = 0,003 m2 représente la section du noyau. Pour une bobine 300 de n - 300 spires, la tension induite E de force électromotrice est donnée par l'égalité E - n.2n.f.+ - 18 V, où f = 50 Hz représente la fréquence. Compte-tenu des pertes résistives dans la bobine 300 et pour un courant d'alimentation dans la lampe 31 de 5A (la lampe 31 étant considérée ici comme connectée directement aux bornes de la bobine 300), on obtient aux bornes de la lampe 31 une tension d'alimentation de lampe VA de l'ordre de 13V. En effet, pour du fil de bobinage de 12/10 mm de diamètre et avec une longueur totale de fil de 54 m correspondant & à n 300 spires, la résistance de la bobine est d'environ 1 n et la chute de tension correspondante est donc de l'ordre de 5 V. Par conséquent, une installation d'éclairage à induction selon l'invention répondant aux calculs ci-dessus peut alimenter au moins une lampe de tension nominale égale à 12 V et de 60 W de puissance. I1 est à remarquer que le champ magnétique B produit par une spire n'est pas uniforme et diminue en dehors du plan de spire. Le fait de prévoir deux spires, ou plus, permet d'arriver à une meilleure uniformité en volume du champ magnétique. Par ailleurs, on notera que le champ magnétique terrestre est de l'ordre de grandeur du champ magnétique induit par une installation d'éclairage selon l'invention et aucune nuisance n'est donc à craindre pour les organismes vivants. De plus, du fait que la fréquence du champ magnétique induit est celle du secteur, l'installation selon l'invention ne perturbe pas électromagnétiquement les appareils électriques de réception d'ondes (téléviseurs, radios, téléphone sans fil...), ceux-ci étant normalement protégés par un filtrage à la fréquence du secteur. REVENDICATIONS 1. Installation pour éclairer un espace au moyen d'une pluralité de dispositifs d'éclairage à lampe (3), caractérisée en ce que lesdits dispositifs d'éclairage à lampe (3) ne comprennent aucun fil électrique de liaison et sont disposés à des emplacements quelconques dans ledit espace et en ce qu'elle comprend des moyens (1, 2) pour induire un champ magnétique (B) dans ledit espace et une pluralité de moyens (30, 32) associés respectivement auxdits dispositifs d'eclairage à lampe (3) pour recevoir chacun ledit champ magnétique (B) et produire localement au niveau de chacun desdits dispositifs d'éclairage à lampe (3) une énergie électrique d'alimentation. 2. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdits moyens pour produire un champ magnétique (1, 2) comprennent au moins une spire de conducteur électrique (20, 21) disposée sur un pourtour dudit espace et parcourue par un courant alternatif (I). 3. Installation selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que chacun desdits moyens associés comprend une bobine (300) composée d'une pluralité de spires (n=300) entre des bornes de laquelle est induite une tension alternative (E) servant à l'alimentation en énergie électrique du dispositif d'éclairage associé (3). 4. Installation selon la revendication 3, caractérisée en ce que chacun desdits moyens associés comprend un noyau en fer doux magnétique (301) autour duquel est disposée ladite bobine (300). 5. Installation selon la revendication 3, caractérisée en ce que chacun desdits moyens associés comprend un noyau constitué de fil de fer (300) autour duquel est disposée ladite bobine (300). 6. Installation selon la revendication 3, caractérisée en ce que chacun desdits moyens associés comprend également des moyens (32) disposés entre ladite bobine (300) et une lampe (31) du dispositif d'éclairage associé (3) pour adapter ladite tension alternative (E, VA) fournie par la bobine à ladite lampe. 7. Installation selon la revendication 6, caractérisée en ce que lesdits moyens (32) comprennent un rhéostat. 8. Installation selon l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisée en ce que lesdits moyens pour produire un champ magnétique (1, 2) comprennent une alimentation en courant alternatif (I) pour produire ledit courant alternatif (I) dans ladite au moins une spire de conducteur électrique disposée sur un pourtour dudit espace. 9. Installation selon l'une quelconque des revendications 2 à 8, caractérisée en ce que ledit courant alternatif (I) a une fréquence (50Hz) égale à la fréquence d'un réseau de distribution électrique. 10. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que lesdits dispositifs d'éclairage (3) comprennent des lampes (31) de tension nominale égale à 12 V.