Brevet FR2950669A1 — publié le 20110401

Dispositif modulaire d'éclairage économe et autonome en énergie au moyen des énergies renouvelables. La présente invention concerne un dispositif modulaire d'éclairage économe et autonome en énergie au moyen des énergies renouvelables, composé d'éléments manchonnés et articulés permettant d'en effectuer aisément l'assemblage et le branchement sur site. Ce dispositif modulaire d'éclairage économe et autonome en énergie, permet l'éclairage extérieur de sites isolés ou éloignés du réseau électrique, les éléments le composant pouvant être aisément expédiés, acheminés, montés, orientés et branchés sur site. Les appareils d'éclairage extérieur autonomes en énergie utilisant la captation et le stockage des énergies renouvelables destinés à l'éclairage extérieur sont constitués jusqu'à aujourd'hui de lampadaires ou d'ensembles d'éclairage composés d'assemblages d'éléments hétéroclites puisés dans divers catalogues de fournisseurs de mâts, lampes diverses plus ou moins consommatrices d'énergie, modules photovoltaïques ou autres accessoires. Ces assemblages sont fabriqués pour la plus grande partie en acier, sans modularité, préalablement constitués et sont difficilement transportables sur des sites isolés ou éloignés ou difficiles d'accès, de même leur construction ne tient pas suffisamment compte des impératifs concernant le montage et l'accès aisé aux appareils électroniques de gestion de l'éclairage, la maintenance ou le changement des accumulateurs, ainsi que l'orientation ou l'inclinaison des lampes ou des modules photovoltaïques ou générateurs d'énergies renouvelables. Sur le plan de l'électronique de gestion de l'éclairage ou de la charge des accumulateurs, leur construction au moyen de composants électroniques utilisant des technologies logiques ou numériques rendent les matériels existants très sensibles aux perturbations électromagnétiques ou électriques tels que les orages ou décharges de foudre dans leur environnement pouvant détruire ou annuler leur fonctionnement (mémoires flash des composants numériques ou logiques). Les utilisations les plus connues de ces appareils d'éclairage sont destinées à la réalisation d'éclairages sporadiquement implantés et peu éloignés du réseau électrique. Le but de l'invention est donc de régler les problèmes techniques posés par la mise en oeuvre de cet ensemble d'éclairage photovoltaïque destiné à éclairer des sites isolés ou éloignés du réseau électrique ; il s'agit donc : 1 °) de disposer d'un ensemble modulaire pouvant être facilement acheminé puis assemblé sur site par des moyens humains constitués d'un personnel réduit. 2°) de permettre un assemblage sur site ne nécessitant qu'un outillage manuel tel que clés plates ou clés allen ou d'un outillage électroportatif. 3°) de faire en sorte que la constitution de l'assemblage mécanique ainsi constitué, soumis à des vents violents ou des tempêtes ne puisse se désolidariser ou se dissocier. 4°) de permettre l'orientation et l'inclinaison aisée et sécurisée du module 15 photovoltaïque ou du générateur d'énergie renouvelable. 5°) de permettre l'orientation et l'inclinaison aisée et sécurisée de la lampe d'éclairage à leds très économe en énergie. 20 6°) de disposer d'un container, isolé du froid, de la chaleur et de l'humidité donnant un accès aisé aux accumulateurs, lors de leur montage ou de leur remplacement, tout en les sécurisant contre le vol ou le vandalisme. 7°) de permettre à hauteur de travail, un accès aisé et sécurisé au boîtier 25 électronique de gestion de l'éclairage et de la charge des accumulateurs et au connecteur de branchement des cables électriques. 8°) de disposer d'une électronique de gestion de l'éclairage et de la charge des accumulateurs économisant l'énergie, insensible aux perturbations électromagnétiques 30 ou atmosphériques provoquées notamment par les orages ou les décharges de foudre. 9°) de disposer d'une source de lumière présentant un rapport puissance/économie d'énergie permettant de réduire l'encombrement des accumulateurs et du générateur d'énergie renouvelable. 10°) de permettre une autonomie d'énergie sans coupure de l'éclairage durant les périodes de faible ensoleillement ou de vents faibles. 35 5 2950669 Les avantages principaux du dispositif ayant résolu les points sus-décrits sont : - le faible poids de chaque élément, l'ensemble pouvant ainsi être facilement acheminé et assemblé sur site. - l'articulation de tous ses éléments compatible avec leur immobilisation sécurisée permettant l'orientation ou l'inclinaison des éléments indépendamment les uns des autres. 10 - sa construction mécanique robuste étudiée de telle sorte que le poids accumulé des éléments manchonnés ou emboîtés ou solidarisés les uns avec les autres interdise toute dissociation notamment en cas de vissage défectueux lors de I"assemblage ou suite à des tempêtes ou des vents violents. - l'accès aisé et sécurisé aux éléments électroniques de gestion de l'éclairage ou de stockage des accumulateurs. - une électronique insensible aux perturbations électromagnétiques ou électriques atmosphériques ou environnementales. - un système d'éclairage très économe et très performant permettant une grande autonomie sans atteindre le seuil de décharge profonde des accumulateurs, y compris pour des pays ou régions ne disposant que d'un faible ensoleillement ou de vents faibles.20 L'invention a donc pour but d'apporter les solutions au cahier des charges ci-avant défini. La présente invention concerne un dispositif modulaire d'éclairage, économe et autonome en énergie au moyen des énergies renouvelables, composé d'éléments manchonnés et articulés permettant d'en effectuer aisément l'assemblage et le branchement sur site. Le dispositif selon l'invention inclut certains éléments d'un brevet français enregistré 10 sous le N° 04.04928 le 07/05/2004, ainsi que certains éléments d'un brevet français enregistré sous le N° 03.11593 le 03/10/2003, ces deux brevets étant la propriété industrielle des déposants du présent brevet. Selon une première caractéristique, l'invention comporte de bas en haut plusieurs 15 parties distinctes, en alliages légers ou autres matériaux usinés ou moulés, construites pour être manchonnées l'une dans l'autre et assemblées en position sur site, le poids de chaque partie en pression sur l'autre partie ainsi que la profondeur des manchonnages interdisant toute désolidarisation ou désemboîtement de l'une des parties par rapport à l'autre. 20 Une première partie (planche 1/7, figure 1, planche 2/7, figure 2, planche 3/7, figure 3 et planche 7/7, figure 11) assemble une platine de fixation au sol (1) sur laquelle sont vissés ou soudés, un tube d'embase (2) et un support d'accumulateurs (3) portant des accumulateurs (4) destinés au stockage de l'énergie. 25 Protégeant les accumulateurs (4), un container (5) constitué d'un corps de container (5a) assemblé à un couvercle (5b) solidaire de deux bagues coulissantes avec tenon (6) coulisse librement autour du tube d'embase (2), permettant de lever puis de dégager par rotation le container (5) et de permettre ainsi un accès totalement libéré lors de la mise en place ou du remplacement des accumulateurs (4). Fixé sur l'axe 30 transversal du tube d'embase (2) à hauteur du support d'accumulateurs (3) un tube (8) débouchant dans l'échancrure (8a) pratiquée dans la base du container (5) permet à la fois de caler la hauteur du container (5) en position de fermeture et de livrer passage au cable de branchement des accumulateurs (14a). En position de fermeture, le container (5) est assemblé au support d'accumulateurs 35 (3) au moyen des vis de fixation (3b) et sur le tube d'embase (2) au moyen des vis pointeau de blocage (7) des deux bagues coulissantes avec tenon (6) rendant solidaires et rigides les parties ainsi verrouillées avec la platine de fixation au sol (1). Un tube fourreau interne (10) introduit dans le tube d'embase (2) coulisse sur deux joints toriques (10a) et obture, verrouillé en position de fermeture au moyen de la vis d'arrêt (11), une ouverture de visite (9) pratiquée dans la partie supérieure du tube d'embase (2) à hauteur de travail d'un opérateur debout. En position d'ouverture, le tube fourreau interne (10) coulisse par gravité vers le bas donnant accès par l'ouverture de visite (9) au boîtier de gestion électronique (12) et à son connecteur (12a) assurant la gestion électronique des accumulateurs (4), d'une (ou plusieurs) lampe économe en énergie (19) et d'un module photovoltaïque (37) au moyen des cables électriques (14a), (14b) et (14c). Le tube fourreau interne (10) annule l'affaiblissement mécanique provoqué par l'usinage de l'ouverture de visite (9) et assure l'étanchéité et la protection du boîtier de gestion électronique (12) fixé par sa partie supérieure sur le tube d'embase (2) au moyen de la vis de fixation (12b). Une seconde partie (planche 3/7 figure 3) est manchonnée puis fixée au moyen des vis (16a) dans la première partie, en introduisant dans le tube d'embase (2) un fourreau-manchon à collerette (16) en appui sur sa collerette (17), assemblé par son fourreau à un tube intermédiaire (15) d'une longueur (x) variable en fonction de la hauteur d'éclairage. Une troisième partie (planche 3/7, figure 3, planche 4/7, figures 4 et 5 et planche 5/7, figures 6 et 7) est manchonnée dans la seconde en introduisant le tube intermédiaire (15) dans la base d'un manchon double (18) immobilisé en position de rotation requise, par des vis pointeau (18a), Le manchon double (18) emboîté sans jeu et fixé par son sommet par des vis pointeau (18b) à un tube terminal (31) porte une (ou plusieurs) lampe économe en énergie (19) orientable selon trois axes. L'articulation de la lampe économe en énergie (19) est composée d'une pièce de liaison alésée (20) fixée sur le manchon double (18) et engagée dans le perçage transversal d'une bague de rotation (21) débouchant dans l'alésage pratiqué dans son axe où sont insérées les extrémités du tube cintré circulaire (22) coupé sur une longueur (L). Le tube cintré circulaire (22) assure la fixation étanche de la lampe économe en énergie (19) au moyen de trois bagues de liaison (26) coulissant sur le tube cintré circulaire (22) assemblées au boîtier (19a) de la lampe économe en énergie (19) par les vis de réglage filetées (26a) pourvues de joints toriques (26c) et serrées par deux contre-écrous (26b) contre le boîtier (19a). Deux vis pointeau (23) situées sur la bague de rotation (21) à l'aplomb de la gorge (20a) pratiquée sur la pièce de liaison (20) bloquent en position, la rotation latérale de la lampe économe en énergie (19), quatre autres vis pointeau (25), deux de chaque côté de la bague de rotation (21) bloquent en position l'inclinaison verticale du tube cintré circulaire (22) portant la lampe économe en énergie (19). Cette articulation permet le passage entièrement protégé du cable d'alimentation (14b) de la lampe économe en énergie (19) sans possibilité de le détériorer lors du positionnement de la lampe économe en énergie (19), Une quatrième partie (planche 3/7 figure 3) est manchonnée et fixée en position de rotation requise dans la troisième par les vis (32a), en introduisant le tube terminal (31) dans le manchon terminal (32) usiné de deux logements transversaux (33) où sont insérés deux tubes cintrés symétriques (34), bloqués en position par les vis pointeau (35) et assemblés à chaque extrémité opposée au moyen de deux bagues (38) à la jupe de protection (36) dans laquelle est introduit par coulissement puis fixé le module photovoltaïque (37). Cette articulation permet l'inclinaison et la rotation à volonté du module photovoltaïque (37). Selon une seconde caractéristique de l'invention (planche 3/7, figure 3), la quatrième partie peut être remplacée par un ensemble modulaire qui comporte au lieu et place du manchon terminal (32) un manchon support d'éolienne assemblé à une éolienne ou tout autre générateur d'énergie renouvelable permettant la charge des accumulateurs (4). Selon une troisième caractéristique de l'invention (planche 1/7 figure 1, planche 2/7 figure 2), afin d'assurer l'aération et l'isolation thermique des accumulateurs (4) le couvercle (5b) dispose d'un jeu d'assemblage avec le corps de container (5a) de telle sorte que l'intervalle soit suffisant pour constituer un appel d'air avec les aérations grillagées (3a) pratiquées dans le support d'accumulateurs (3), les parois internes du corps de container (5) et du couvercle (5b) peuvent être revêtues d'un isolant thermique constitué de tout matériau isolant de faible épaisseur adhésivé, collé ou projeté. Selon une quatrième caractéristique de l'invention (planche 1 /7 figure 1 et planche 2/7 figure 2), en fonction de l'encombrement des accumulateurs (4), le corps de container (5a) peut être d'une forme cylindrique, cubique, ou autre parallélépipède de forme régulière ou irrégulière, le couvercle (5b) et le support d'accumulateurs (3) étant adaptés à la forme du corps de container (5a) dont le couvercle (5b) peut être formé d'une surface plane, convexe, concave ou conique selon qu'il soit nécessaire de disposer d'un siège ou de l'interdire ainsi que d'un support de plante d'ornement ou autre accessoire décoratif ou utilitaire. Selon une cinquième caractéristique de l'invention (planche 4/7, figures 4 et 5 planche 5/7, figures 6 et 7 et planche 6/7, figures 8, 9 et 10), la lampe économe en énergie (19) utilise comme sources de lumière des leds radiales (19e) en raison de leur faible consommation d'énergie, leur absence de production de chaleur et leur grande longévité, la lampe économe en énergie (19) est constituée ici, d'un boîtier étanche (19a) surmonté d'une aération (19b) contenant le dispositif d'éclairage composé d'une pièce optique (19c) plane ou structurée constituée d'un matériau transparent (matière plastique ou verre) comportant sur sa face interne usinées ou moulées, une ou plusieurs cavités optiques (19g) polies et transparentes ainsi qu'une gorge (19f), destinée à recevoir un joint d'étanchéité. La pièce optique (19c) est solidaire, au moyen d'entretoises réglables (19h), d'un circuit imprimé ajouré (19d), sur lequel sont soudées un nombre variable de groupes de leds radiales (19e) disposées de manière concentrique à l'axe des cavités optiques (19g) et inclinées selon l'angle (f) d'éclairage à obtenir. Selon une sixième caractéristique de l'invention (planche 1/7, figure 1, planche 2/7, figure 2 et planche 3/7 figure 3) l'ensemble des pièces mobiles formant le dispositif protègent et donnent librement passage aux cables d'alimentation électrique (14a), (14b), (14c), évitant tout risque de détérioration de ces cables, notamment lors des mouvements nécessaires aux réglages des pièces entre elles. Selon une septième caractéristique de l'invention (planche 7/7 figure 11), le boîtier de gestion électronique (12) est constitué seulement de composants électroniques analogiques soudés sur des cartes de circuits imprimés reliées au connecteur (12a) à l'exception de toute utilisation de composant à mémoire numérique ou microcontrôleur, de manière à exclure tout risque de mise en panne par destruction des mémoires suite à l'exposition des matériels à des phénomènes électriques ou électromagnétiques naturels (orages, impacts de foudre) et à permettre aisément la maintenance électronique éventuelle par des moyens et outillages manuels. Selon une huitième caractéristique de l'invention (planche 7/7, figure 11) le boîtier de gestion électronique (12) assure à la fois la régulation de la charge des accumulateurs (4) par le générateur d'énergie, le déclenchement de l'éclairage et son interruption, la régulation de l'intensité de l'éclairage en fonction de la charge des accumulateurs (4) pour qu'il n'y ait aucune coupure d'éclairage par décharge des accumulateurs (4), ainsi que la coupure de l'éclairage avant le seuil de décharge profonde des accumulateurs (4), en cas de mise hors service du générateur d'énergie renouvelable, empêchant la charge correcte des accumulateurs (4). La construction modulaire du dispositif, composé d'éléments manchonnés et articulés permet d'en effectuer aisément, l'emballage, l'expédition et l'acheminement vers des pays ou des régions éloignés ou isolés ainsi que le montage, le branchement et la maintenance sur les sites difficiles d'accès ou privés de tout réseau électrique. Le système d'éclairage à leds économe en énergie et d'une grande longévité est sécurisé par une gestion électronique pilotant le système, insensible aux perturbations électriques et électromagnétiques extérieures. Ce dispositif constitue ainsi un ensemble d'éclairage autonome en énergie sans comparaison avec les lampadaires d'éclairage autonomes existants. L'invention est donc particulièrement indiquée pour l'implantation d'éclairages extérieurs autonomes en énergie, destinés à l'éclairage public, tertiaire ou domestique. notamment pour des sites difficiles d'accès ou privés de tout réseau électrique Revendications1. Dispositif modulaire d'éclairage économe et autonome en énergie, au moyen des énergies renouvelables caractérisé en ce que l'invention comporte de bas en haut plusieurs parties articulées, constituées en alliages légers ou autres matériaux usinés ou moulés, à assembler par manchonnage sur site, dont une première partie (planche 1/7 figure 1, planche 2/7 figure 2, planche 7/7 figure 11) assemble une platine de fixation au sol (1), un tube d'embase (2) et un support d'accumulateurs (3) à un container (5) coulissant autour du tube d'embase (2) à l'intérieur duquel coulisse un tube fourreau interne (10) obturant une ouverture de visite (9), donnant accès au boîtier de gestion électronique (12) et au connecteur (12a) ; le sommet du tube d'embase (2) est manchonné puis fixé dans une seconde partie (planche 3/7 figure 3) au moyen d'un fourreau-manchon à collerette (16) assemblé à un tube intermédiaire (15) d'une longueur (x) variable, manchonné et fixé en position dans une troisième partie (planche 3/7 figure 3, planche 4/7 figures 4 et 5 et planche 5/7 figures 6 et 7) au moyen d'un manchon double (18) portant I' (ou les) articulation d'une (ou plusieurs) lampe économe en énergie (19) et solidaire d'un tube terminal (31), manchonné et fixé en position dans une quatrième partie (planche 3/7 figure 3) au moyen du manchon terminal (32) portant soit l'articulation d'un module photovoltaïque (37), soit un générateur éolien, ou tout autre générateur d'énergie renouvelable. 2. Dispositif modulaire d'éclairage économe et autonome en énergie, au moyen des énergies renouvelables selon la revendication 1 (planche 3/7 figure 3) caractérisé en ce que le dispositif peut être constitué au dessus de la première partie, d'autant de parties manchonnées que nécessaires, pour l'implantation soit de plusieurs lampes à économie d'énergie (19) situées à des hauteurs différentes, soit de plusieurs générateurs d'énergie renouvelable ou tout autre accessoire complémentaire, les tubes intermédiaire (15) et terminal (31) étant de longueurs (x) et (x2) variables en fonction des hauteurs d'éclairage et du (ou des) types de générateur d'énergie renouvelable utilisé pour la captation de l'énergie. 3_ Dispositif modulaire d'éclairage économe et autonome en énergie, au moyen des énergies renouvelables selon la revendication 1 et 2 (planche 1/7, figure 1, planche 2/7, figure 2 et planche 3/7 figure 3) caractérisé en ce que l'ensemble des pièces formant le dispositif protègent et donnent librement passage aux cables d'alimentation électrique (14a), (14b), (14c), évitant tout risque de détérioration ou de pincement de ces cables, notamment lors des mouvements nécessaires aux réglages des pièces entre elles. 2950669 - 10 - 4. Dispositif modulaire d'éclairage économe et autonome en énergie, au moyen des énergies renouvelables selon la revendication 1 (planche 1 /7 figure 1 et planche 2/7 figure 2) caractérisé en ce que le container (5) solidaire de deux bagues coulissantes avec tenon (6) coulisse autour du tube d'embase (2), permettant de lever 5 et de dégager par rotation le container (5), pour donner libre accès aux accumulateurs (4), puis de le verrouiller en position de fermeture, sur le support d'accumulateurs (3) au moyen des vis (3b) et sur le tube d'embase (2) au moyen des vis pointeau de blocage (7) des deux bagues coulissantes avec tenon (6) rendant solidaires et rigides les parties ainsi verrouillées avec la platine de fixation au sol (1). 10 5. Dispositif modulaire d'éclairage économe et autonome en énergie, au moyen des énergies renouvelables selon les revendications 1 et 4 (planche 1/7 figure 1 et planche 2/7 figure 2) caractérisé en ce que le container (5) est composé d'un corps de container (5a) et d'un couvercle (5b) qui selon l'encombrement des accumulateurs (4) 15 peuvent être d'une forme cylindrique, cubique, ou autre forme parallèlépipédique, la surface du couvercle (5b) pouvant être plane, concave, conique ou convexe selon l'usage qui en serait fait, siège, support de plante ou autre accessoire. 6_ Dispositif modulaire d'éclairage économe et autonome en énergie, au moyen 20 des énergies renouvelables selon la revendication 1 (planche 1 /7 figure 1, planche 2/7 figure 2 et planche 7/7 figure 11) caractérisé en ce que le tube fourreau interne (10) introduit dans le tube d'embase (2) coulisse sur deux joints toriques (10a) et obture, verrouillé en position de fermeture par une vis (11), une ouverture de visite (9) pratiquée dans le tube d'embase (2) assurant l'étanchéité et la protection du boîtier de gestion 25 électronique (12) fixé par sa partie supérieure sur le tube d'embase (2) par une vis (12b), le tube fourreau interne (10) déverrouillé, coulisse par gravité vers le bas, donnant accès par l'ouverture de visite (9) au boîtier de gestion électronique (12) et à son connecteur (12a) destiné à assurer le branchement des cables électriques (14a), (14b), (14c). 30 7. Dispositif modulaire d'éclairage économe et autonome en énergie, au moyen des énergies renouvelables selon la revendication 1 (planche 3/7 figure 3, planche 4/7 figures 4 et 5 et planche 5/7 figures 6 et 7) caractérisé en ce que la lampe économe en énergie (19) est orientable selon trois axes au moyen d'une articulation fixée sur le 35 manchon double (18) composée d'une pièce de liaison (20) introduite dans l'alésage transversal d'une bague de rotation (21) alésée dans son axe où sont insérées les deux extrémités d'un tube cintré circulaire (22) coupé sur une longueur (L) portant des bagues de liaison (26) assemblées au boîtier étanche (19a) par des vis de réglage 2950669 - 11 - filetées (26a) pourvues de joints toriques (26c) serrées par contre-écrous (26b); deux vis pointeau (23) situées sur la bague de rotation (21) à l'aplomb de la gorge (20a) pratiquée sur la pièce de liaison (20) bloquent en position, la rotation latérale de la lampe économe en énergie (19), quatre autres vis pointeau (25), situées sur la bague 5 de rotation (21) à l'aplomb des extrémités du tube cintré circulaire (22) bloquent en position d'inclinaison verticale, la lampe économe en énergie (19). Dispositif modulaire d'éclairage économe et autonome en énergie, au moyen des énergies renouvelables selon les revendications 1 et 7 (planche 4/7 figures 4 et 5, 10 planche 5/7 figures 6 et 7 et planche 6/7 figures 8, 9 et 10) caractérisé en ce que la lampe économe en énergie (19) qui utilise comme sources de lumière des Ieds radiales, est constituée d'un boîtier étanche (19a) pourvu d'une aération (19b) et contenant le dispositif d'éclairage composé d'une pièce optique (19c), plane ou structurée constituée d'un matériau transparent (matière plastique ou verre), usiné ou 15 moulé comportant sur sa face interne (une) ou plusieurs cavités optiques (19g) polies et transparentes de formes et de diamètres variables et solidaire au moyen d'entretoises réglables (19h) d'un circuit imprimé ajouré (19d), sur lequel sont soudées un nombre variable de groupes de Ieds radiales (19e) disposées de manière concentrique à l'axe des cavités optiques (19g) et inclinées selon l'angle (f) d'éclairage à obtenir, la pièce 20 optique (19c) comportant une gorge (19f), destinée à recevoir un joint d'étanchéité. 9. Dispositif modulaire d'éclairage économe et autonome en énergie, au moyen des énergies renouvelables selon la revendication 1 (planche 3/7 figure 3) caractérisé en ce que l'inclinaison et la rotation à volonté du module photovoltaïque (37) sont 25 assurées par une articulation composée du manchon de module (32) usiné de deux logements transversaux (33) où sont insérées les extrémités de deux tubes cintrés symétriques (34), bloqués en position par les vis pointeau (35) assemblés à chaque extrémité opposée au moyen de deux bagues (38) à la jupe de protection (36) dans laquelle est introduit par coulissement puis fixé le module photovoltaïque (37). 30 10. Dispositif modulaire d'éclairage économe et autonome en énergie, au moyen des énergies renouvelables selon la revendication 1 (planche 7/7 figure 11) caractérisé en ce que le boîtier de gestion électronique (12) est constitué de composants électroniques analogiques excluant toute utilisation de composants numériques ou 35 microcontrôleurs, le boîtier de gestion électronique (12) assure à la fois la régulation de la charge des accumulateurs (4) par le générateur d'énergie, le déclenchement et l'interruption de l'éclairage, la régulation de l'éclairage en fonction de la charge des accumulateurs (4) ainsi que la coupure de l'éclairage à leur seuil de décharge.