Brevet FR2773628A1 — publié le 19990716

Dispositif de caisson piéton à diodes électroluminescentes matricielles L'invention se rapporte à un dispositif de caisson piéton à diodes électroluminescentes matricielles, en particulier utilisé dans le cadre des carrefours à feux tricolores de signalisation routière. Les feux tricolores représentent aujourd'hui une solution fréquemment exploitée dans la gestion complexe du trafic routier. Ces feux sont notamment installés en milieu urbain au niveau des croisements de route, et fournissent aux conducteurs des véhicules divers messages lumineux (vert, orange, rouge) signalant qu'il faut circuler, ralentir ou stopper. De la même manière, les carrefours à feux tricolores fournissent des messages lumineux aux piétons par l'intermédiaire des caissons piétons généralement disposés sur un support de signalisation et en vis à vis de chaque passage piéton matérialisé sur la chaussée. Ces messages lumineux sont synchronisés par l'armoire électronique de gestion du carrefour à feux afin d'indiquer au piéton qu'il peut traverser en allumant une silhouette représentant un piéton vert en position de marche ou qu'il doit attendre sur le trottoir en allumant une silhouette représentant un piéton rouge en position d'attente. Ces silhouettes symboliques sont généralement représentées séparément dans deux fenêtres de visualisation distinctes disposées en face avant du caisson piéton. Les récentes études d'optimisation des carrefours à feux s'orientent vers l'utilisation de structures mécaniques monoblocs ou monospace qui intègrent de façon plus compacte les divers éléments optiques nécessaires aux indications de signalisation. Dans cette même idée, I'optimisation technologique qui s'y rattache met en oeuvre des sources lumineuses à diodes électroluminescentes principalement utilisées pour leur excellent rendement optique par rapport à leur faible encombrement. Les diodes les plus fréquement utilisées à ce jour en signalisation routière ont un diamètre de 5 mm. Comme l'illustre la figure 1, les caissons piéton (1) de type connus disposent dans deux fenêtres distinctes (3) et (4) des diodes électroluminescentes de diamètre 5 mm, respectivement rouges (5) pour la fenêtres (3) et vertes (6) pour la fenêtre (4). Les diodes électroluminescentes (5) affichent, par leur cheminement, la silhouette du piéton rouge (7) en position d'attente tandis que les diodes électroluminescentes (6) affichent par leur cheminement la silhouette du piéton vert (8) en position de marche. La diffusion de la silhouette rouge (7) et la diffusion de la silhouette verte (8) sont respectivement commandées par le signal électrique rouge (VR) et le signal électrique vert (VV) produits de manière connue par une armoire électronique de gestion (10) de carrefour à feux tricolores. Dans ce cas de figure classique et connu, le caisson piéton à diodes électroluminescentes possède toujours deux fenêtres distinctes ce qui engendre un volume aussi important que d'autres caissons piétons utilisant d'anciennes technologies comme les lampes à incandescences par exemple. En fait, I'optimisation du volume des caissons piétons à diodes électroluminescentes n'est pas suffisamment exploité malgré que la technologie de la diode procurent une diffusion lumineuse colorée, intense et notamment ponctuelle. En outre, chacune des deux silhouettes nécessitent l'utilisation d'un transformateur de tension afin de produire la basse tension nécessaire aux diodes électroluminescentes. Ces deux transformateurs occupent également un volume important. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients en proposant, un dispositif de caisson piéton équipé de diodes électroluminescentes rouges et vertes regroupées en une matrice unique dans une fenêtre unique de visualisation tout en diffusant alternativement les silhouettes de type connues du piéton rouge en position d'attente ou du piéton vert en position de marche; cette matrice étant alimentée par un unique convertisseur électronique de tension. Pour ce faire et suivant la figure 2, le dispositif selon l'invention est composé d'au moins un caisson piéton (1) disposant sur sa face avant une fenêtre unique de visualisation (9) derrière laquelle est placée une matrice (2) composée par l'imbrication des diodes électroluminescentes rouges (5) et vertes (6) respectivement constitutives de la silhouette rouge (7), normalisée et connue, du piéton en position d'attente et de la silhouette verte (8), normalisée et connue, du piéton en position de marche; également caractérisé en ce que la diffusion de la silhouette rouge (7) et la diffusion de la silhouette verte (8) sont respectivement commandées par le signal électrique rouge (VR) et le signal électrique vert (VV) produits de manière connue par une armoire électronique de gestion (10) de carrefour à feux tricolores. De ce fait, le caisson piéton conventionnel à deux fenêtres distinctes peut être diminué d'environ deux fois son volume et ainsi engendrer une meilleure intégration des structures monoblocs utilisées notamment pour les feux tricolores de signalisation routière. Les imbrications des diodes électroluminescentes (5) et (6) ne doivent pas dénaturer ni la forme ni les dimensions exactes des silhouettes piétons normalisées rouges et vertes. Pour ce faire les diodes électroluminescentes utilisées seront des composants connus pour leur haute luminosité mais également sélectionnés pour permettre l'imbrication des silhouettes (7) et (8). L'unique solution de cette contrainte réside dans le choix de diodes électroluminescentes de 3 mm de diamètre seulement car l'utilisation de diodes de 5 mm dénatureraient les silhouettes piétons. De ce fait, I'imbrication des silhouettes (7) et (8) peut s'exécuter sans dénaturation des formes normalisées. En outre et contrairement aux diodes électroluminescentes de 5 mm de diamètre, les diodes électroluminescentes de 3 mm de diamètre revendiquent généralement un débit optique légèrement inférieur à consommation identique. Pour parer à cette contrainte, I'alimentation des diodes 3 mm sera réalisé en régime de commande pulsé par l'utilisation d'un circuit hacheur qui augmente de 30% à 40% leur rendement lumineux et compense par conséquent le débit optique sans diminuer la pérennité du composant. Le signal électrique rouge (VR) et le signal électrique vert (VV) sont générés d'une manière connue par trois câbles d'alimentation électrique dont un est commun (C) aux deux autres (R) et (V) pour former respectivement les signaux (VR) et (VV). Le signal (VR) est donc issu d'une tension entre le câble (C) et le câble (R) tandis que le signal (VV) est issu d'une tension entre le câble (C) et le câble (V). Selon la figure 3, le dispositif selon l'invention est caractérisé en ce que les diodes électroluminescentes (5) et (6) constituant la matrice (2) revendiquent un diamètre normalisé et connu de 3 mm et sont respectivement commandées par les basses tensions (V I ) et (V2) représentatives des signaux électriques (VR) et (VV) et issues d'un unique convertisseur électronique (11). Afin d'équilibrer les alimentations électriques des diodes électroluminescentes par rapport aux constances des diffusions optiques des silhouettes, les diodes électroluminescentes (5) sont connectées par blocs de neuf diodes (D1 à D54) montées en série avec une résistance (R5) de limitation de courant pour former six blocs connectés en parallèle qui forment l'ensemble électrique (B5), également caractérisé en ce que les diodes électroluminescentes (6) sont connectées par blocs de neuf diodes (D55 à D124) montées en série avec une résistance (R6) de limitation de courant pour former six blocs connectés en parallèle qui forment l'ensemble électrique (B6). De fait, ces assemblages par blocs de diodes montées en séries puis en parallèles permettent, dans le cas d'un claquage d'une diode constitutive d'un bloc, de n'engendrer que l'extinction unique de ce bloc sans en affecter les autres. Cette architecture représente une disposition particulière visant à la sécurité visuelle. Selon la figure 4, le convertisseur électronique (11) est composé d'un module directionnel (15) commandé par les signaux (VR) et (VV) pour connecter l'un ou l'autre de ces signaux sur le primaire (P) du transformateur de tension (12) et produire respectivement les signaux (V 1) et (V2) issus du secondaire (S) du transformateur de tension (12); également composé de deux redresseurs filtrés (1 3) et (14) alimentés respectivement par les signaux (V1) et (V2) pour produire respectivement les tensions stabilisées (V3) et (V4) injectées dans les ensembles respectifs (B5) et (B6) pilotés par le hacheur (14). De fait, quand l'armoire électronique de gestion (10) commande la diffusion de la silhouette rouge (7), elle produit le signal (VR) qui est détecté par le module directionnel (15) qui connecte alors (VR) au primaire (P) du transformateur de tension (12) et connecte simultanément le secondaire (S) pour former (V 1) qui alimente, aux travers des étages commandés, les diodes électroluminescentes rouges (5). De la même manière, quand l'armoire électronique de gestion (10) commande la diffusion de la silhouette verte (8), elle produit le signal (VV) qui est détecté par le module directionnel (15) qui connecte alors (VV) au primaire (P) du transformateur de tension (12) et connecte simultanément le secondaire (S) pour former (V2) qui alimente, aux travers des étages commandés, les diodes électroluminescentes vertes (6). Le module directionnel (15) engendre également une isolation galvanique entre les signaux de commande (VR) et (VV) par rapport à la basse tension (V1) et (V2). Cette isolation intégrée dans le module directionnel (15) permet de classer le dispositif en classe 2 de sécurité. Selon la figure 5, le module directionnel (15) est caractérisé en ce qu'il est composé des éléments PT 1, PT2, IC1, IC2, IC3, 1C4, R1, R2, C1, C2 et (12) pour connecter constamment le pôle (P 1 ) du primaire (P) du transformateur de tension (12) au câble électrique commun (C) et connecter, en fonction de l'existence des signaux (VR) ou (VV), le pôle (P2) dudit transformateur respectivement au câble électrique (R) ou (V); également caractérisé en ce qu'il connecte constamment le pôle (51) du secondaire (S) dudit transformateur au câble électrique (17) et qu'il connecte, en fonction de l'existence des signaux (VR) ou (VV), le pôle (S2) dudit transformateur respectivement au câble électrique (16) pour produire (V 1) ou au câble électrique (18) pour produire (V2). De fait, quand (VR) est présent et commande le pont redresseur PT1 qui alimente, au travers de la résistance R1 et du condensateur C1, les entrées (broches 1 et 2) des optocoupleurs IC l et IC2 pour engendrer en sortie de IC 1 (broches 4 et 6) la connexion du câble (R) sur le pôle (P2) du primaire (P) qui alimente de fait le transformateur de tension (12); identiquement la sortie de IC2 (broches 4 et 6) connecte le pôle (S2) du secondaire (S) du transformateur de tension (12) au câble (16) pour produire (V 1) entre les câbles (16) et (17). De la même manière quand (VV) est présent et commande le pont redresseur PT2 qui alimente, au travers de la résistance R2 et du condensateur C2, les entrées (broches 1 et 2) des optocoupleurs IC3 et IC4 pour engendrer en sortie de IC3 (broches 4 et 6) la connexion du câble (V) sur le pôle (P2) du primaire (P) qui alimente de fait le transformateur de tension (12); identiquement la sortie de IC4 (broches 4 et 6) connecte le pôle (S2) du secondaire (S) du transformateur de tension (12) au câble (1 8) pour produire (V2) entre les câbles (17) et (18). Selon la figure 6, le signal (V1) alimente le redresseur filtré (13) constitué des éléments PT3, C3, DZI et DZ2 pour produire la tension stabilisée (V3) entre les câbles (19) et (20); en outre caractérisé en ce le signal (V2) alimente le redresseur filtré (14) constitué des éléments PT4, C4, DZ3 et DZ4 pour produire la tension stabilisée (V4) entre les câbles (20) et (21). Le signal (Vî) alimente tout d'abord un pont redresseur PT3 qui redresse (V 1 ) en un signal double alternance qui est stabilisé par le condensateur C3 et dégager des surtensions éventuelles par la mise en tete bêche des diodes zener DZ1 et DZ2, ces traitements produisent la tension stabilisée (V3) entre les câbles (19) et (20). Le signal (V2) alimente tout d'abord un pont redresseur PT4 qui redresse (V2) en un signal double alternance qui est stabilisé par le condensateur C4 et dégager des surtensions éventuelles par la mise en tête bêche des diodes zener DZ3 et DZ4, ces traitements produisent la tension stabilisée (V4) entre les câbles (20) et (21). Selon la figure 7, le hacheur (14) est alimenté par les diodes D125 ou D126 à travers la résistance R3 pour former aux bornes du condensateur C6 et de la diode zener DZ5 une tension d'alimentation du circuit intégré IC5 qui forme, avec la résistance R4 et le condensateur C5, l'oscillateur à 1 KHz qui commande le transistor T 1 qui effectue la fonction d'interrupteur du point de masse commun sur le câble (20) de la commande des ensembles (B5) et (B6) représentatifs des diodes électroluminescentes (5) et (6). En fait, le hacheur (14) forme un interrupteur rapide des diodes électroluminescentes, il engendre un régime pulsé de leur commande d'alimentation. La fréquence du cycle d'alimentation doit être d'environ 1 KHz pour que le rendu visuel ne soit pas perturbé et pour permettre l'augmentation du débit optique caractéristique du régime pulsé des diodes électroluminescentes (5) et (6). Les composants énoncés ont les valeurs qui suivent ICI, IC2, IC3, IC4 : MOC3063 IC5 4047 PTî, PT2, PT3, PT4 : B380C1500 (12) Transformateur de tension 230V~/18V~ en 10VA C1, C2 : IF 50V C3, C4 100 F 63V C5 . 1 nF 63V C6 1 F 50V R1, R2 100 K Ohms 1/4W R3 . 1 K Ohms 1/4W R4 220 K Ohms 1/4W R5, R6 12 Ohms 1/4W T1 IRF 540 DZ1, DZ2, DZ3, DZ4 : BZX85C39 DZ5 : BZX55SC12 D1 à D54 :TLRE160(R,S) D55 à D124 TLGA160(R,S) D125 . 1N4148 D126 1N4148 REVENDICATIONS 1. Dispositif de caisson piéton à diodes électroluminescentes matricielles composé d'au moins un caisson piéton (1) disposant sur sa face avant une fenêtre unique de visualisation (9) derrière laquelle est placée une matrice (2) composée par l'imbrication des diodes électroluminescentes rouges (5) et vertes (6) respectivement constitutives de la silhouette rouge (7), normalisée et connue, du piéton en position d'attente et de la silhouette verte (8), normalisée et connue, du piéton en position de marche; également caractérisé en ce que la diffusion de la silhouette rouge (7) et la diffusion de la silhouette verte (8) sont respectivement commandées par le signal électrique rouge (VR) et le signal électrique vert (VV) produits de manière connue par une armoire électronique de gestion (10) de carrefour à feux tricolores. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les diodes électroluminescentes (5) et (6) constituant la matrice (2) revendiquent un diamètre normalisé et connu de 3 mm et sont respectivement commandées par les basses tensions (V 1) et (V2) représentatives des signaux électriques (VR) et (VV) et issues d'un unique convertisseur électronique (11). 3. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les diodes électroluminescentes (5) sont connectées par blocs de neuf diodes (D1 à D54) montées en série avec une résistance (R5) de limitation de courant pour former six blocs connectés en parallèle qui forment l'ensemble électrique (BS), également caractérisé en ce que les diodes électroluminescentes (6) sont connectées par blocs de neuf diodes (D55 à Dol 24) montées en série avec une résistance (R6) de limitation de courant pour former six blocs connectés en parallèle qui forment l'ensemble électrique (B6). 4. Dispositif suivant les revendications 2 et 3, caractérisé en ce que le convertisseur électronique (11) est composé d'un module directionnel (15) commandé par les signaux (VR) et (VV) pour connecter l'un ou l'autre de ces signaux sur le primaire (P) du transformateur de tension (12) et produire respectivement les signaux (V 1) et (V2) issus du secondaire (S) du transformateur de tension (12); également composé de deux redresseurs filtrés (13) et (14) alimentés respectivement par les signaux (V1) et (V2) pour produire respectivement les tensions stabilisées (V3) et (V4) injectées dans les ensembles respectifs (B5) et (B6) pilotés par le hacheur (14). 5. Dispositif suivant les revendications 4, caractérisé en ce que le module directionnel (15) est caractérisé en ce qu'il est composé des éléments PT 1, PT2, IC 1, IC2, IC3, IC4, R1, R2, C1, C2 et (12) pour connecter constamment le pôle (P1) du primaire (P) du transformateur de tension (12) au câble électrique commun (C) et connecter, en fonction de l'existence des signaux (VR) ou (VV), le pôle (P2) dudit transformateur respectivement au câble électrique (R) ou (V); également caractérisé en ce qu'il connecte constamment le pôle (51) du secondaire (S) dudit transformateur au câble électrique (17) et qu'il connecte, en fonction de l'existence des signaux (VR) ou (VV), le pôle (S2) dudit transformateur respectivement au câble électrique (16) pour produire (V1) ou au câble électrique (18) pour produire (V2). 6. Dispositif suivant les revendications 4 et 5, caractérisé en ce que le signal (V1) alimente le redresseur filtré (13) constitué des éléments PT3, C3, DZI et DZ2 pour produire la tension stabilisée (V3) entre les câbles (19) et (20); en outre caractérisé en ce le signal (V2) alimente le redresseur filtré (14) constitué des éléments PT4, C4, DZ3 et DZ4 pour produire la tension stabilisée (V4) entre les câbles (20) et (21). 7. Dispositif suivant les revendications 4, 5 et 6 caractérisé en ce que le hacheur (14) est alimenté par les diodes D125 ou D126 à travers la résistance R3 pour former aux bornes du condensateur C6 et de la diode zener DZ5 une tension d'alimentation du circuit intégré IC5 qui forme, avec la résistance R4 et le condensateur C5, I'oscillateur à 1 KHz qui commande le transistor T 1 qui effectue la fonction d'interrupteur du point de masse commun sur le câble (20) de la commande des ensembles (B5) et (B6) représentatifs des diodes électroluminescentes (5) et (6).