Brevet FR2816693A1 — publié le 20020517

L'invention concerne les appareils de signalisation lumineuse portables et notamment des appareils du type feux de couverture de chantier utilisés pour signaler à distance la présence d'un chantier par l'émission d'une lumière de couleur rouge. Ces appareils de signalisation lumineuse portables sont en général équipés d'une ampoule à incandescence à laquelle est associée une verrine de couleur rouge ; ils sont également équipés d'une batterie d'accumulateurs pour alimenter l'ampoule. Par suite du faible rendement lumineux des ensembles constitués par les lampes à incandescence et les verrines, les batteries doivent être de forte capacité et ainsi relativement lourdes. En outre, les lampes à incandescence sont fragiles et ont une durée de vie en service relativement courte (500 heures à 1 000 heures en moyenne). L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients et également de créer un appareil de signalisation lumineuse portable émettant un faisceau approximativement hémisphérique, de telle manière que la lumière émise par l'appareil soit visible depuis plusieurs centaines de mètres en direction horizontale, et également de très près depuis tout point situé à un niveau supérieur au niveau de l'appareil. Cette nécessité est essentielle en matière de feux de couverture de chantier, de voie ferrée par exemple, cas dans lequel le feu doit être visible d'un conducteur de véhicule ferroviaire non seulement de très loin mais également lorsque le véhicule est à proximité immédiate du feu, les yeux du conducteur surplombant celui-ci de plus de deux mètres. A ces fins, l'invention concerne un appareil de signalisation lumineuse portable caractérisé en ce qu'il comprend un réflecteur qui comporte deux faces de réflexion et présente une forme générale de révolution engendrée autour d'un axe, est approximativement centré sur cet axe, et s'étend le long de celui-ci depuis une extrémité de petite section jusqu'à une extrémité ouverte de plus grande section, et des diodes électroluminescentes dont la surface émissive est orientée pour émettre un faisceau de lumière autour approximativement de la même direction que l'axe dans le sens allant de l'extrémité de petite section à l'extrémité de plus grande section, certaines diodes étant disposées extérieurement au réflecteur et d'autres diodes étant disposées intérieurement au réflecteur. Grâce au fait que les éléments émetteurs de lumière sont des diodes électroluminescentes, on obtient un bon rendement lumineux, donc une grande intensité lumineuse, avec une bonne fiabilité et une grande longévité. La disposition des diodes électroluminescentes permet en outre l'émission par l'appareil, d'un faisceau lumineux de forme approximativement hémisphérique. L'appareil peut de plus présenter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - le réflecteur comporte une face interne de réflexion approximativement en forme de paraboloïde de révolution ; - le réflecteur comporte une face externe de réflexion approximativement en forme de tronc de cône ; - les diodes électroluminescentes disposées intérieurement au réflecteur sont au voisinage du foyer du paraboloïde ; - les diodes électroluminescentes disposées extérieurement au réflecteur sont réparties sur un plan approximativement perpendiculaire à l'axe et s'étendant au voisinage de l'extrémité de plus petite section du réflecteur ; - le réflecteur et les diodes électroluminescentes sont entourés d'une verrine en matière transparente formant capot de protection pour le réflecteur et les diodes électroluminescentes ; - la verrine est réalisée sous la forme d'une lentille de Fresnel ; - les diodes électroluminescentes sont réparties en groupes alimentés en énergie indépendamment l'un de l'autre ; - dans chaque groupe, les diodes électroluminescentes sont alimentées en série ; - il comporte, pour alimenter les groupes de diodes électroluminescentes, des circuits d'alimentation distincts, et un circuit de commande des circuits d'alimentation comprenant des moyens pour alimenter les groupes cycliquement de telle manière qu'en fonctionnement normal seulement une partie des groupes soient alimentés simultanément ; - en fonctionnement normal, au moins deux groupes sont alimentés simultanément ; - chaque groupe comporte au moins une diode électroluminescente disposée intérieurement au réflecteur ; - il comporte au moins quatre groupes de diodes électroluminescentes ; - chaque groupe comporte sept diodes ; - les diodes électroluminescentes sont des diodes monocolores ; - il comporte un boîtier en matière isolante de l'électricité ; - il renferme une batterie d'accumulateurs rechargeable ; - il comporte un arceau de préhension ou de suspension. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, d'une forme de réalisation de l'invention donnée à titre d'exemple non limitatif et illustrée par les dessins joints dans lesquels : - la figure 1 est une vue extérieure partiellement coupée d'un appareil de signalisation lumineuse portable selon l'invention, - la figure 2 est une section longitudinale d'un réflecteur équipant l'appareil de signalisation de la figure 1, - la figure 3 est une vue de dessus du schéma d'implantation des diodes électroluminescentes éclairant le réflecteur, - la figure 4 est un graphe montrant le séquencement de l'alimentation des diodes électroluminescentes, et - la figure 5 est un schéma électronique montrant les circuits d'alimentation des diodes et une partie de leur circuit de commande. L'appareil de signalisation de la figure 1 est un feu de couverture de chantier comportant un boîtier 1 en matière synthétique isolante électrique muni d'un fond amovible 2 également en matière synthétique isolante électrique adapté pour être posé sur un support, par exemple sur le sol, et, à l'opposé du fond, d'une verrine 3 (représentée en coupe sur la figure 1) en matière synthétique isolante électrique transparente formant capot de protection pour des organes de l'appareil qui seront décrits dans la suite et notamment des éléments émetteurs de lumière. Le boîtier 1 est constitué en deux parties 1A, 1B présentant des sections transversales droites respectives de forme oblongue (par exemple ovale ou elliptique) identiques mais décalées l'une par rapport à l'autre, la partie inférieure 1A si l'on se réfère à la figure 1 étant fermée et prolongée par le fond 2, et la partie supérieure 1 B étant fermée et prolongée par la verrine 3. Ce boîtier 1 renferme une batterie d'accumulateurs rechargeable (par exemple de 12 volts et de capacité 1,3 A. h), un circuit de charge de batterie à pont redresseur, un transformateur d'alimentation du circuit de charge, et des cartes électroniques nécessaires au fonctionnement de l'appareil. Le boîtier 1 est muni d'un bouton-poussoir 11 de mise en fonctionnement de l'appareil dont le circuit est inséré entre la batterie et les cartes électroniques. Il comporte le long de sa partie 1A un socle 12 également adapté pour être posé sur un support, par exemple sur le sol lorsque l'on désire diriger l'axe longitudinal du faisceau lumineux parallèlement au sol, une poignée de préhension latérale 13, des oeillets de fixation 14 pour des sangles ou des crochets, et éventuellement un arceau (non représenté) de préhension ou de suspension dont les branches prennent naissance de part et d'autre de la partie 1B du boîtier 1, s'étendant longitudinalement à la verrine 3 de part et d'autre d'elle et se raccordant en demi-cercle au-delà de celle-ci. Le boîtier est en outre muni d'un voyant de charge 15 (diode électroluminescente par exemple) dont le circuit est inséré dans un étage de signalisation appartenant au circuit de charge. Le fond 2 est muni d'une prise électrique 21 reliée électriquement au circuit de charge, adaptée pour recevoir un cordon d'alimentation électrique pour transmettre à ce circuit de son énergie d'alimentation. La batterie d'accumulateurs est mise en charge par simple branchement sur le secteur. La verrine 3 forme capot de protection pour un réflecteur 4 et des diodes électroluminescentes 5 monocolores, toutes de même couleur, ici rouge, s'agissant d'un feu de couverture de chantier ou analogue. Cette verrine peut être réalisée sous la forme d'une lentille de Fresnel pour augmenter l'efficacité lumineuse des diodes électroluminescentes 5. Le réflecteur 4 (figure 2) comporte deux faces de réflexion 41,42 et présente une forme générale de révolution engendrée autour d'un axe 43 ; il est approximativement centré sur cet axe et s'étend le long de celui-ci depuis une extrémité ouverte de petite section 44 du côté du boîtier 1 jusqu'à une extrémité ouverte de plus grande section 45 à l'opposé de celui-ci. De préférence, la face externe de réflexion 41 du réflecteur est en majeure partie approximativement en forme de tronc de cône, et la face interne de réflexion 42 est approximativement en forme de paraboloïde de révolution. L'extrémité ouverte de grande section 45 du réflecteur 4 est insérée dans une alvéole de centrage 31 délimitée à la face interne de la paroi d'extrémité de la verrine 3 par une saillie annulaire 32 s'étendant en direction du boîtier 1, la verrine étant fixée à la partie 1 B du boîtier par l'intermédiaire de colonnettes présentant des extrémités filetées. Les diodes électroluminescentes 5 ont leur surface émissive orientée pour émettre un faisceau de lumière centré approximativement sur la direction de l'axe 43, dans le sens allant de l'extrémité de petite section 44 à l'extrémité de plus grande section 45. Certaines d'entre elles sont disposées extérieurement au réflecteur et d'autres intérieurement à celui-ci. Le tronc de cône présente un angle au sommet approximativement égal à 90 (typiquement 85 à 90 ), et les diodes électroluminescentes extérieures au réflecteur 4 sont réparties sur un plan approximativement perpendiculaire à l'axe 43 s'étendant au voisinage de ce sommet et de l'extrémité de plus petite section 44 du réflecteur. Ainsi, la face externe de réflexion du réflecteur renvoie perpendiculairement à l'axe 43 l'axe central du cône d'illumination des diodes électroluminescentes, c'est-à-dire que lorsque l'axe 43 est vertical, elle renvoie les cônes d'illumination des diodes électroluminescentes centrés sur des directions horizontales rayonnant autour de cet axe. Les diodes électroluminescentes intérieures au réflecteur 41 sont réparties sur un plan approximativement perpendiculaire à l'axe 43, s'étendant approximativement au niveau du foyer 46 du paraboloïde de révolution de la face interne de réflexion 42 ; elles sont réparties régulièrement autour du foyer 46 à proximité immédiate de celui-ci, de manière à éclairer la partie centrale de la zone de couverture du feu. Ici, les diodes extérieures au réflecteur sont réparties le long de deux circonférences concentriques s'étendant autour de l'axe 43, à raison de douze diodes régulièrement espacées le long de chaque circonférence (figure 3) ; les diodes intérieures au réflecteur sont au nombre de quatre, réparties à 900 autour de l'axe. Ce sont des diodes à haut rendement lumineux pour être nettement visibles d'au moins 300 mètres. Les diodes extérieures au réflecteur sont toutes à angle de diffusion d'environ 12 /14 , tandis que sur les quatre diodes intérieures, deux sont à angle de diffusion d'environ 12 /14 , et deux sont des diodes à angle de diffusion d'environ 60'ou des diodes diffusantes. Par mesure de sécurité, les cartes électroniques logées dans le boîtier comportent, pour alimenter les diodes électroluminescentes 5, des circuits d'alimentation distincts, et un circuit de commande des circuits d'alimentation comprenant des moyens de multiplexage pour alimenter les diodes 5 par groupe cycliquement de telle manière qu'en fonctionnement normal, à un moment donné seulement quelques uns des groupes soient alimentés simultanément, avec une commutation approximativement tous les 1/30 de seconde. Plus précisément, les diodes électroluminescentes sont réparties ici en quatre groupes 5A, 5B, 5C, 5D de sept diodes 5 insérés dans leur circuit d'alimentation respectif pour être alimentés en énergie indépendamment l'un de l'autre, les diodes étant, dans chaque groupe, branchées en série. Le diagramme de séquencement cyclique de l'alimentation des groupes 5A, 5B, 5C, 5D de diodes 5 représenté sur la figure 4 (intensité lumineuse émise par chaque groupe en fonction du temps) montre qu'en fonctionnement normal, deux groupes de diodes sont alimentés simultanément. Chaque groupe est constitué de trois diodes régulièrement espacées le long de la circonférence la plus extérieure, trois diodes régulièrement espacées le long de l'autre circonférence, et une diode disposée à l'intérieur du réflecteur. Naturellement, il est possible de prévoir plus de vingt-huit diodes, et ainsi il est possible de créer plus de quatre groupes de diodes et par exemple plus de deux groupes alimentés simultanément, ou un cycle de plus de deux temps, ou plus de diodes par groupe, notamment plus d'une diode par groupe intérieurement au réflecteur. Les circuits d'alimentation sont branchés en parallèle entre les deux pôles de la batterie d'accumulateurs ; chacun d'entre eux comporte un élément de commutation commandé, ici un transistor T1, T2, T3, T4, dont une borne (ici l'émetteur) est reliée à un pôle de la batterie et l'autre borne (ici le collecteur) est reliée à une extrémité du groupe correspondant 5A, 5B, 5C, 5D de diodes dont l'autre extrémité est reliée à l'autre pôle de la batterie par l'intermédiaire d'une résistance de protection R1, R2, R3, R4. La borne de commande de chaque élément de commutation commandé (ici la base du transistor) est reliée à un oscillateur de commande respectif C1, C2, C3, C4 appartenant au circuit de commande, piloté par les moyens de multiplexage (non représentés). Grâce à un tel montage, la fiabilité du feu est notablement améliorée car si l'un des circuits d'alimentation ou l'un des groupes de diodes connaît une défaillance, l'autre groupe alimenté simultanément continue à fonctionner, et il survient seulement une diminution de la visibilité, mais pas d'extinction totale du feu comme cela est le cas pour un appareil équipé d'une ampoule à filament à incandescence. En outre, grâce au fait que les diodes électroluminescentes, en régime normal, ne sont pas alimentées continûment, la consommation d'énergie est réduite, il en est ainsi de même, à autonomie égale, de l'encombrement de la batterie d'accumulateurs et du poids, et la longévité des éléments émetteurs de lumière est accrue. Grâce à la persistance rétinienne, l'efficacité du feu est au moins égale à celle d'un feu conventionnel. L'appareil qui vient d'être décrit étant un feu de couverture de chantier, il est équipé de diodes électroluminescentes monocolores de couleur rouge, mais les diodes peuvent naturellement être de couleur différente pour d'autres utilisations, par exemple orange pour la signalisation de barrières de chantier. Dans la forme de réalisation qui vient d'être décrite, l'appareil selon l'invention peut typiquement être alimenté sous une tension alternative de 230 volts 2 10% à une fréquence de 50/60 Hz + 10% ; il fonctionne avec une batterie au cadmium-nickel de 12 volts-1, 300 A. h dont le temps de charge est de 4, 5 heures environ avec une autonomie de 18/20 heures. Son poids est de l'ordre de 2, 1 kg. Cet appareil est compact, robuste, rechargeable sur le secteur en toute sécurité, économique par suite du fait que ses composants sont des composants classiques du marché, et ne nécessite qu'une maintenance réduite, la durée de vie des diodes électroluminescentes, notamment, étant de l'ordre de 10 000 heures. Son enveloppe en matière isolante permet une suppression des risques de court-circuit par exemple avec un rail traction dans le cas des applications ferroviaires sur chemin de fer métropolitain. Comme on l'a vu, il permet d'assurer une visibilité à 3600 dans le plan horizontal et à 1800 dans le plan vertical, grâce à son faisceau de type hémisphérique ; en outre, la multiplicité de ses circuits lumineux augmente la sécurité, car si une anomalie de fonctionnement provoque une diminution de son efficacité lumineuse, on évite une extinction totale en cours d'utilisation. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à la forme de réalisation ci-dessus décrite et représentée, et on pourra en prévoir d'autres sans sortir de son cadre, notamment des appareils du type feu rouge de signalisation arrière, ou feu de balisage d'aire d'atterrissage provisoire pour hélicoptères ou encore feu fixe de toute nature ; on pourra également prévoir des formes de réalisation dans lesquelles le circuit de commande provoque une émission de lumière clignotante (gyrophare de véhicule de secours par exemple). Revendications 1. Appareil de signalisation lumineuse portable caractérisé en ce qu'il comprend un réflecteur (4) qui comporte deux faces de réflexion (41,42) et présente une forme générale de révolution engendrée autour d'un axe (43), est approximativement centré sur cet axe, et s'étend le long de celui-ci depuis une extrémité de petite section (44) jusqu'à une extrémité ouverte de plus grande section (45), et des diodes électroluminescentes (5) dont la surface émissive est orientée pour émettre un faisceau de lumière autour approximativement de la même direction que l'axe (43) dans le sens allant de l'extrémité de petite section à l'extrémité de plus grande section, certaines diodes étant disposées extérieurement au réflecteur (4) et d'autres diodes étant disposées intérieurement au réflecteur. 2. Appareil de signalisation selon la revendication 1, caractérisé en ce que le réflecteur (4) comporte une face interne de réflexion (42) approximativement en forme de paraboloïde de révolution. 3. Appareil de signalisation selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le réflecteur comporte une face externe de réflexion (41) approximativement en forme de tronc de cône. 4. Appareil de signalisation selon la revendication 2, caractérisé en ce que les diodes électroluminescentes disposées intérieurement au réflecteur sont au voisinage du foyer du paraboloïde. 5. Appareil de signalisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les diodes électroluminescentes disposées extérieurement au réflecteur sont réparties sur un plan approximativement perpendiculaire à l'axe (43) et s'étendant au voisinage de l'extrémité de plus petite section (44) du réflecteur (4). 6. Appareil de signalisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le réflecteur (4) et les diodes électroluminescentes (5) sont entourés d'une verrine (3) en matière transparente formant capot de protection pour le réflecteur et les diodes électroluminescentes. 7. Appareil de signalisation selon la revendication 6, caractérisé en ce que la verrine (3) est réalisée sous la forme d'une lentille de Fresnel. 8. Appareil de signalisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les diodes électroluminescentes (5) sont réparties en groupes (5A, 5B, 5C, 5D) alimentés en énergie indépendamment l'un de l'autre. 9. Appareil de signalisation selon la revendication 8, caractérisé en ce que, dans chaque groupe (5A, 5B, 5C, 5D), les diodes électroluminescentes (5) sont alimentées en série. 10. Appareil de signalisation selon l'une quelconque des revendications 8 et 9, caractérisé en ce qu'il comporte, pour alimenter les groupes (5A, 5B, 5C, 5D) de diodes électroluminescentes (5), des circuits d'alimentation distincts, et un circuit de commande des circuits d'alimentation comprenant des moyens pour alimenter les groupes cycliquement de telle manière qu'en fonctionnement normal seulement une partie des groupes soient alimentés simultanément. 11. Appareil de signalisation selon l'une quelconque des revendications 8 à 10, caractérisé en ce qu'en fonctionnement normal, au moins deux groupes sont alimentés simultanément. 12. Appareil de signalisation selon l'une quelconque des revendications 8 à 11, caractérisé en ce que chaque groupe comporte au moins une diode électroluminescente disposée intérieurement au réflecteur (4). 13. Appareil de signalisation selon l'une quelconque des revendications 8 à 12, caractérisé en ce qu'il comporte au moins quatre groupes (5A, 5B, 5C, 5D) de diodes électroluminescentes (5). 14. Appareil de signalisation selon l'une quelconque des revendications 8 à 13, caractérisé en ce que chaque groupe (5A, 5B, 5C, 5D) comporte sept diodes (5). 15. Appareil de signalisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que les diodes électroluminescentes (5) sont des diodes monocolores. 16. Appareil de signalisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisé en ce qu'il comporte un boîtier (1) en matière isolante de l'électricité. 17. Appareil de signalisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 16, caractérisé en ce qu'il renferme une batterie d'accumulateurs rechargeable. 18. Appareil de signalisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 17, caractérisé en ce qu'il comporte un arceau de préhension ou de suspension.