Brevet FR2798214A1 — publié le 20010309

La présente Invention concerne un dispositif d'affichage lumineux électronique autonome, très économe en énergie, alimenté par l'énergie éolienne ou solaire, et utilisant les propriétés de LED, diodes électroluminescentes, micro-lampes ou tubes lumineux, à faible consommation d'énergie et à fort rendement lumineux, dont la lumière ponctuelle étalée par une pièce optique, pénétrant par le (ou les) champ poli d'une plaque translucide, permet l'affichage lumineux d'informations vues par transparence. Ce type de plaque est réalisé habituellement avec des matériaux de type verre acrylique (Affuglas R # plexiglas R # perspex R ... ) possédant un indice de réfraction identique ou voisin de celui du verre. L'éclairement par son champ de ce type de plaque transparente destinée à l'affichage lumineux, contrasté ou non sur un fond opaque, était traditionnellement obtenu au moyen de lampes fluorescentes ou de tubes à cathode froide de type néon, apposées parallèlement, contre ou au dessus du champ poli de la plaque transparente, la part de lumière canalisée dans cette sorte de fibre optique, étant réflectorisée avant ou après avoir franchi le champ opposé par lequel s'échappe la lumière. La consommation relativement importante de ce type de lampes (4W à 56W selon les formats à éclairer), alimentées principalement en 220 voits, leur durée de vie relativement courte (7000 à 15000 heures), leur dégagement de chaleur relativement important avec leur ballast d'alimentation (50 à 70"), l'impossibilité de les faire clignoter (information de sécurité ou routière ... ), leur éclairement pulsé de couleur blanchâtre (verre coloré), et leur encombrement limitaient leur utilisation à une alimentation filaire par le secteur électrique sans alimentation autonome en énergie. Ces ensembles étaient donc constitués le plus souvent d'un profilé métallique contenant la source d'éclairage et pinçant la ou les plaques translucides servant de support à l'affichage ou la signalisation. En cet état de la technique le procédé ne pouvait bénéficier des technologies de l'électronique et de ses principes variés d'utilisation (clignotement, éclairement de formes géométriques variées ... ), ainsi que de la faible consommation rendant possible une alimentation autonome. Le but de l'Invention était donc de régler les problèmes techniques liés à l'utilisation d'une alimentation électronique autonome en énergie électrique et celles de sources d'éclairage telles les diodes électroluminescentes, les micro-lampes ou tubes lumineux à faible consommation d'énergie (10 à 100 Milli-ampères) et à fort rendement lumineux (3 à 15 Candelas par lampe) et d'une durée de vie jusqu'à 200.000 heures: 1 0) Assurer par un disposnif optique la pénétration égale de la lumière provenant de plusieurs diodes ou micro-lampes à lumière ponctuelle réparties selon un pas de 1 plusieurs centimètres, en fonction de leur rendement lumineux (3 à 15 Candelas). 2") Concevoir une liaison électronique simple de ces LED, diodes électroluminescentes, micro-lampes ou tubes lumineux autour des champs des plaques translucides d'affichage éclairées par ce moyen. 3') Déterminer les sources d'énergies naturelles utilisables, sélectionnées pour une alimentation accumulative suffisante, sachant que le temps d'éclairement nocturne est de 14 heures en moyenne durant la période hivernale, 40) Concevoir un disposifif électronique d'alimentation autonome en énergie électdque, comprenant le sMème de captation de l'énergie naturelle (capteur solaire, éciienne ... ), le générateur, le régulateur de tension filtrée, l'accumulateur, la cellule de commande jour-nuit et les sources d'éclairage constituées par la rangée de LED, diodes électroluminescentes, micro-lampes ou tubes lumineux, 50) Implanter ce disposdif dans une infrastructure compatible en encombrement et en design, avec la commercialisation d'un concept destiné principalement aux secteurs de la communication et de l'affichage, ayant pour base la technique de l'éclairement par la tranche de plaques translucides. 60) Répartir les rayons de lumière ponctuelle et directionnelle provenant des diodes électroluminescentes ou des micro-lampes, pour en obtenir une lumière homogène, diffusée et répartie le plus uniformément possible sur la plage d'éclairement destinée à recevoir l'affichage. 70) Dans le cas d'éclairement par un seul champ de la plaque translucide, réflectoriser la lumière selon le meilleur angle avant qu'elle ne s'évade par le champ opposé à sa pénétration. Une fois résolus les problèmes sus-décrits, les avantages les plus remarquables du disposifif sont: - sa faible consommation et son rendement lumineux élevé, - son indépendance énergétique permettant de l'utiliser hors toute proximité du réseau électrique. - sa durée devie d'éclairement (150.000 à 200.000 heures). - sa diversité d'applications par son fonctionnement à base d'électronique alliée à la propriété des LED ou diodes électroluminescentes, (clignotement, télécommande, pluralité de couleurs avec la même lampe). L'invention a pour but d'apporter les solutions au cahier des charges ainsi constitué du premier au septième point décrit plus haut. L'invention concerne donc un dispositif d'affichage lumineux électronique autonome, très économe en énergie, alimenté par l'énergie solaire, éolienne et toute autre source d'énergie naturelle (ou sans autonomie par l'énergie de réseaux électriques) et utilisant les propriétés de LED, diodes électroluminescentes, micro-lampes ou tubes lumineux, à faible consommation d'énergie et à fort rendement lumineux, dont la lumière ponctuelle étalée et répartie par l'intermédiaire d'une pièce optique, pénétrant par le champ poli d'une plaque translucide, permet l'affichage lumineux d'informations vues par transparence. Cette lumière pénétrant ainsi par le (ou les) champ d'une plaque translucide, permet l'affichage lumineux d'inscriptions sur le fond opaque ou transparent opposé à la lecture. Pénétrant par un seul champ la lumière est réflectorisée avant de s'évader par le champ opposé. En utilisant comme sources d'éclairage des LED ou diodes électroluminescentes, la consommation moyenne pour un rendement lumineux moyen de 200 lumens enregistré sur la surface réservée à l'affichage est de 4 W maximum au M2 la durée de vie de ces LED étant de 150.000 à 200.000 heures son 20 ans sans changement des lampes. L'invention comporte selon une première caractéristique illustrée par Ici planche 1/8 (figurel), un profilé aluminium (1), métallique ou matière plastique rigide armée, fermé par deux bouchons (21), contenant lui même un bônier isolant (2), en matière plastique non feu (PVC ou polycarbonate) dans lequel sont disposés les éléments suivants. Un circuit imprimé rigide (3), sur lequel est Implantée la (ou les) source lumineuse (4), (rampe de LED, diodes électroluminescentes, micro-lampes, ou tubes lumineux), dont la sortie d'alimentation posnive et négative est branchée par prise mâle-femelle (15) à la sorte de la cellule photo-électrique (1 2), branchée elle-même sur le circuit imprimé supérieur (5), les deux circuits étant séparés par une plaque en matière isolante (6). Ce circun supérieur (5) reçon les composants électroniques destinés à la captatbn, la régulation et l'accumulation de l'énergie naturelle destinés à alimenter la ou les sources lumineuses (4), dont la lumière ponctuelle et directionnelle est répartie par une pièce optique (13), translucide, opale, ou transparente colorée, usinée ou moulée au pas de l'espacement des sources lumineuses (4) variable de 1 à plusieurs centimètres en fonction de leur consommation (10 à 30 MA) et leur rendement lumineux (3 à 15 Candelas), comme illustré par la planche 8/8, selon une forme concave sphérique (fig.1), concave simple (fig.2), ou plat incliné (fig.3), déterminée en fonction du rayon et de rangle d'éclairement et de la puissance lumineuse de ces sources de lumière (4). Cette pièce optique peC être dans certains cas supprimée, l'usinage et le moulage étant alors pratiqués directement sur le champ de la plaque translucide (c), comme illustré par la planche 7/8 (figure 1), Sur ce cIrcuit imprimé supérieur (5), sont soudés ou branchés, de droite à gauche, l'alternateur (7) supportant la turbine à air ou une hélice éolienne (11) de dimensions réduites, dont le positionnement au dessus du profilé (1) permet la fixation du dispositif sur un mât ou en drapeau sur tout support existant. A la sortie de l'alternateur (7) est branché un régulateur de tension (8) et son étage fin rant (10), le tout destiné à transformer le courant variable issu de l'alternateur (7), en 6, 9, 12, ou 24 Volts selon la tension exigée par l'accumulateur (9), et couper le passage du courant lorsque l'accumulateur (9) est entièrement chargé. A la sortie de l'accumulateur (9) est branchée une cellule photo-électrique (1 2), réglée pour ouvrir l'alimentation de la rampe de diodes (4) à la tombée de la nuit et la couper au lever du jour, la partie optique de la cellule est fixée sur la partie supérieure du profilé aluminium (1). Le profilé aluminium (1) enserre par sa partie inférieure une (ou plusieurs) plaque translucide (c), aux champs polis, éclairée par la (ou les) source lumineuse (4), à travers la pièce optique (13), positionnée dans l'axe de la plaque translucide (c). Comme illustré par les planches 1/8 (figure 1) et 8/8 (figure 4), cette plaque translucide (c), d'une épaisseur varlable de 3 à 20 mm en fonction de sa dimension, reçoit sur sa face interne (d), opposée à la lecture, les inscriptions, messages publicitaires ou signalisations appliquées à l'envers par impressbn, masquage ou sérigraphie. Cette face interne (d), est son, laissée translucide, son revêtue d'un fond opaque, dans ce dernier cas et lorsque la lumière pénètre par un seul champ (#, la lumière est alors réflectorisée au moyen son d"incisions (k) avantageusement pratiquées à une distance lx) du champ (h), opposé à la pénétration de lumière et contenant des lames réflectorisantes blanches ou miroir, son d'un usinage ou gorge remplie de peinture blanche, effectué selon un brevet n* 89 11800, sur la face interne (d), d'une profondeur inférieure de - +ou - 1,5 mm à répaisseur de la plaque (c). Au cas de plaques translucides (c) de longueurs supérieures à 1 mètre, éclairées par un seul champ (f), aucune incision fragilisante n'est pratiquée, le champ (h) est ici recouvert son d'une peinture adhérente blanche, soit d'un profilé en L ou en U, blanc ou miroir, en matière plastique ou métallique laquée ou polie. Dans certains cas, la plaque translucide est remplacée par une plaque de type ELITE R (AtohaaS R ), PRISMEX R (ICI R ), ou similaires, dont les propdétés sont celles de rediriger et diffuser vers les faces la lumière pénétrant par les tranches, permettant ainsi l'aff ichage sur ces deux faces, par apposition directe sur ces faces. Selon une seconde caractéhstique de l'invention illustrée par les planches 2/8 (figure 1) et 8/8 (figure 5), la plaque (c) est laissée translucide sur la face Inteme (d), sur une distance lx) des champs (g), (h), (1), ne recevant pas la (ou les) source lumineuse (4), pour y recevoir une rangée de capteurs solaires (1 4), dont le branchement est assuré sur le circuit impdmé d'alimentation (5). Les champs (g), (h), (i), sont biseautés sur la face avant opposée à la face (d), selon un angle (m) variable de 10 à 60 degrés par rapport à la perpendiculaire du champ, pour rediriger la lumière solaire ou récupérer la lumière issue des lampes, vers les capteurs (1 4) de largeur variable (x) fonction de la surface de la plaque destinée à l'affichage, Au titre de la même caractédstique, les capteurs peuvent être disposés à un quelconque endroit de la plaque et sur une quelconque surface déterminée en fonction de la disposition de l'affichage, notamment lorsque la plaque d'affichage reçoit son éclairage par plusieurs champs, comme illustré par la planche 3/8. Selon une troisième caractéristique de l'invention illustrée par la planche 4/8 (figure 1), l'alimentation de la (ou les) source lumineuse (4), (rampe de LED, diodes électroluminescentes, micro-lampes, ou tubes lumineux), est assurée par le secteur électrique affematif (17), à travers une protection fusible (23), une alimentation filtrée (16), délivrant une tension continue de 6, 9, ou 12 Volts déterminée en fonction des caractéristiques et du nombre de sources lumineuses (4), la cellule photo-électrique (1 2) assure dans les mêmes conditions que dans les caractéristiques précédentes l'ouverture et la rupture du courant. Selon une quatrième caractéristique de l'invention illustrée par les planches 2/8 (figure 1) et 4/8 (figure 1), une antenne (18) est reliée à un boidier électronique de télécommande (19), permettant de commander à distance, l'éclairage, le clignotement des lampes, notamment dans les trois couleurs bleu, Jaune, rouge, composant le blanc et ayant pour base la même diode électroluminescente et diverses fonctions et mouvements pouvant être commandés à distance. Cette caractéristique est particulièrement utile notamment dans les cas de signalisation ou affichage de sécurité ou d'alerte, urbaine, routière, ferroviaire, aéroportuaire ou dans tous les cas nécessitant la commande à distance. Comme on pourra l'observer dans les quatre caractéhstiques précédentes, le dispositif objet de l'invention peut être appliqué à d'autres types de réalisations, sur tous types de plaques translucides ou à fond opaques en verre, verre acrylique, pvc, polycarbonate ou matériaux équivalents, destinés à l'affichage, la signalisation, la publicité ou l'éclairage, avec l'adjonction d'éléments qui n'auraient alors aucun rapport avec un quelconque apport inventif, A titre d'exemples de réalisations, l'invention est particulièrement indiquée dans la conception et la fabrication d'ensembles de signalisation, d'affichage publicitaire ou informatif, urbalns, routiers, portuaires, aéroportuaires, d'entreprises à succursales, de parcs naturels, animaliers, forestiers ou d'activités et principalement chaque fois qu'il est souhaitable de recourir économiquement à un dispositif autonome en alimentation électrique ou Impossible économiquement ou techniquement de créer une ligne d'alimentation sur le réseau électrique. REVENDICATIONS ]_ Dispositif d'affichage lumineux électronique autonome illustré par la planche 1/8 (figure 1), caractérisé en ce que l'énergie assurant l'autonomie du dispositif est fournie par une turbine à air ou une hélice éolienne (11) solidaire de l'alternateur (7), qui délivrent le courant de faible voltage (6, 9, 12 ou 24 Volts), chargé dans l'accumulateur (9), à travers le régulateur de tension (8), Un interrupteur crépusculaire ou cellule photo-électrique (1 2) assure la rupture ou l'ouverture du courant destiné à l'allumage des sources lumineuses (4) La turbine à air (11) est solidaire de l'alternateur (7) selon détail décrit par la planche 6/8 (figure 1 et 2). 2- Dispositif d'affichage lumineux électronique autonome illustré par la planche 5/8 (figure 1), caractérisé en ce que l'énergie assurant l'autonomie du dispositif est fournie par une rangée de capteurs solaires. Dans ce cas, se4on détail de la planche 8/8 (fig 5) la plaque (c) est laissée translucide sur sa face interne (d), sur une distance lx) des champs (g), (h), ou (i), ne recevant pas la source de lumière (4), pour y recevoir une rangée de capteurs solaires (1 4), dont le branchement est assuré sur le circuit imprimé d'alimentation (5). Les champs (g), (h) ou (i) sont biseautés sur la face avant opposée à la face (d), selon un angle (m) variable de 10 à 60 degrés par rapport à la perpendiculaire du champ, pour rediriger la lumière solaire, et la nuit une partie de la lumière incidente des sources lumineuses (4), vers les capteurs (1 4) de largeur variable lx) établie en fonction de la surface de la plaque destinée à l'affichage, 3- Dispositif d'affichage lumineux électronique autonome illustré par la planche 2/8 (figure 1), caractérisé en ce que l'énergie assurant l'autonomie du dispositif est fournie par une turbine à air ou une hélice éolienne (11) solidaire de l'alternateur (7), selon la revendication 1 et en adjonction par une rangée de capteurs solaires (1 4) selon la revendication 2, -4- Dispositif d'affichage lumineux électronique autonome selon les revendications, 1, 2 et 3 illustré par la planche 2/8 (figure 1), la turbine à air ou hélice éolienne (11) solidaire de l'alternateur (7) ainsi que les capteurs (1 4), peuvent être selon le cas déportés à toute distance du dispositif, reliés simplement au moyen d'un cable électrique, (au sommet du mât portant le dispositif, ou tout autre endroit à proximité). Dispositif d'affichage lumineux électronique autonome selon les revendications, 1, 2 et 3 illustré par la planche 1/8 (figure 1), caractérisé en ce que la ou #es sources lumineuses (4) est constituée d'une rampe de LED, diodes électroluminescentes ou micro-lampes, reliées entre elles par un circuit imprimé selon un pas variable de 1 à plusieurs centimètres en fonction de leur consommation (10 à 100 MA) et leur rendement lumineux (3 à 15 Candelas), dont le faisceau de lumière ponctuelle et directionnelle est étalée par l'intermédiaire d'une pièce optique (13), translucide, opale, ou transparente colorée, usinée ou moulée au pas de l'espacement des sources lumineuses illustré par la planche 8/8, selon une forme concave sphérique (fig. 1) concave simple (fig, 2) ou plate et inclinée (figure 3), déterminée en fonction du diamètre, de l'angle et de la puissance d'éclairement de la (ou les) source lumineuse utilisée, L Dispositif d'affichage lumineux électronique autonome selon la revendication 5 de l'invention, illustrée par la planche 7/8 (figure]) caractérisé en ce que la pièce optique, est supprimée et remplacée par l'usinage ou le moulage direct sur le champ de la plaque d'affichage, usiné ou moulé selon les sources lumineuses utilisées, selon la planche 8/8, avec une forme concave sphérique (fig. 1), concave simple (fig. 2) ou plat incliné (fig. 3), le matériau utilisé sera donc dans ce cas celui de la plaque translucide elle-même. 7- Dispositif d'affichage lumineux électronique autonome selon toutes les revendications précédentes, illustré par la planche 3/8 (figure 1), caractérisé en ce que le (ou les) profilés (1), contenant le dispositif, enserre par sa partie inférieure une (ou plusieurs) plaque translucide (c), aux champs polis (verre, verre acrylique, pvc, polycarbonate ou autres matières plastiques translucides), éclairée par un (ou plusieurs) de leur champ, par la (ou les) source lumineuse (4), à travers la pièce optique (13), positionnée dans l'axe de la (ou les) plaque translucide (c), selon la planche 8/8 (figures 1, 2, 3 et 4). Ces plaques translucides (c), d'une épaisseur variable de 3 à 20 mm en fonction de leurs dimensions, reçoivent sur leurs faces internes (d), opposées à la lecture, les inscriptions, messages publicitaires ou signalisations appliquées à l'envers par impression, masquage ou sérigraphie, vues par transparence sur fond opaque ou transparent, 1 Dispositif d'affichage lumineux électronique, selon les revendications 5, 6 et 7, illustré par la planche 4/8 (figure 1), caractérisé en ce que l'alimentation de la ou les sources lumineuses (4), peut être assurée par le secteur électrique aliternatif (17), à travers une alimentation filtrée (16), délivrant une tension continue de bas voltage, alimentant la (ou les) source lumineuse (4) étalant leur éclairement au moyen de la pièce optique (13). ou pénétrant directement par le champ de la plaque translucide (c) - 9- Dispositif d'affichage lumineux électronique autonome selon toutes les revendications précédentes, illustré par la planche 2/8 (figure 1), caractérisé en ce que, une antenne (18), est reliée à un bôffier électronique de télécommande (19), permettant de commander à distance, l'éclairage, ou le clignotement des sources lumineuses (4) dans leurs couleurs d'émission, et diverses fonctions ou mouvements liés à l'électronique et pouvant être ainsi commandés à distance, 10, Dispositif d'affichage lumineux électronique autonome selon toutes les revendications, illustré par les planches 1/8 (figure 1) et 8/8 (figure 4), caractérisé en ce que cette face interne (d), recevant l'affichage est revêtue d'un fond opaque. Dans ce cas et lorsque la lumière pénètre par un seul champ (f), la lumière est alors réflectorisée au moyen d'un filet réflecteur (k), constitué d'incisions discontinues avantageusement pratiquées à une distance lx) du champ (h) opposé à la pénétration de la lumière et contenant des lames réflectorisantes blanches ou miroir.