Brevet FR2983940A1 — publié le 20130614

FEU DE SIGNALISATION A DIODES ELECTROLUMINESCENTES L'invention a trait à un feu de signalisation à diodes électroluminescentes. Par la suite, les expressions « diode », « DEL » ou « diode électroluminescente » seront utilisées indifféremment pour désigner ce type de source lumineuse. Par feu de signalisation, on désigne un dispositif de signalisation lumineuse propre à indiquer, par des signaux lumineux fixes, clignotants et/ou de différentes couleurs, différentes situations. Il s'agit généralement d'indiquer l'arrêt, le passage ou un danger sur une voie de circulation empruntée par un véhicule, automobile ou ferroviaire, par un piéton, un deux roues, voire un bateau sur les voies navigables ou un aéronef lorsqu'il circule sur un aéroport. De tels feux, également connus sous l'appellation feux de circulation, peuvent également être utilisés pour autoriser ou interdire l'accès à un bâtiment ou à une zone donnée. Les feux de signalisation de l'état de la technique sont de deux types. Le premier type comprend des feux de signalisation utilisant comme source de lumière deux ou trois ampoules à filament. Si ces ampoules à filament ont un fonctionnement de type tout ou rien, c'est-à-dire qu'elles permettent d'obtenir instantanément une intensité lumineuse importante, elles sont en revanche fragiles, que ce soit vis-à-vis des conditions environnementales telles que l'humidité ou vis-à-vis des chocs reçus. Par ailleurs, leur consommation électrique est relativement élevée, de l'ordre de 60 watts et leur durée de vie est d'environ 2 ans. Pour remédier à cela, on connaît un second type de feux de signalisation utilisant des diodes électroluminescentes ou DEL dont la consommation électrique est faible, la durée de vie et la fiabilité augmentées par rapport aux feux équipés d'ampoules à filament. Néanmoins, ce type de source lumineuse dégage plus de chaleur que les ampoules à filament. Il est donc nécessaire d'évacuer cette chaleur sous peine d'altérer le comportement des DEL et, notamment, de diminuer leur durée de vie et/ou leur capacité lumineuse. L'une des solutions connues est de diminuer le nombre de DEL, voire de n'en utiliser qu'une seule, tout en adaptant la puissance électrique de chaque DEL. Dans ce cas, pour obtenir une intensité lumineuse suffisante, homogène et uniforme, il est connu d'incorporer, dans le boîtier du feu de signalisation, entre la ou les DEL et le capot de protection transparent, une lentille optique de Fresnel. Une telle configuration ne permet cependant pas une lecture aisée et en toute circonstance du signal lumineux émis par au moins une diode électroluminescente. En effet, les feux de signalisation sont disposés à l'extérieur. En conséquence, en fonction de leur orientation, ils peuvent être plus ou moins éclairés par le soleil. Or, lorsque le rayonnement solaire frappe le feu de signalisation normalement ou avec un angle compris entre 0 et 20°, cela peut induire un signal lumineux perçu erroné, c'est-à-dire un signal lumineux inférieur en intensité et/ou en couleur par rapport au signal émis. En d'autres termes, un phénomène d'éblouissement induit l'utilisateur en erreur, rendant difficile, voire impossible, la lecture de la configuration allumée ou éteinte du signal lumineux. Un tel effet, dénommé « effet fantôme », est matérialisé par le rapport entre l'intensité lumineuse du signal réel, c'est-à-dire celle du signal émis, et l'intensité lumineuse du signal fantôme, c'est-à-dire l'intensité du signal perçu. Ce rapport doit être le plus élevé possible afin que l'utilisateur soit à même d'apprécier l'état de signalisation du feu en toutes circonstances. Pour diminuer l'effet fantôme, on connaît par EP-A-1 107 210 un feu de signalisation à diodes dont le boîtier comprend des dispositifs optiques de renvoi des rayons lumineux entrant dans le boîtier, ces dispositifs étant positionnés à l'arrière de la lentille de Fresnel. L'invention propose une autre solution permettant de minimiser l'effet fantôme dans un feu de signalisation à diodes, sans modifier le nombre d'éléments constitutifs d'un tel feu de signalisation. A cet effet, l'invention a pour objet un feu de signalisation comprenant au moins une diode électroluminescente comme source de lumière émettant au moins un signal coloré, cette diode étant insérée dans un boîtier comprenant également une lentille de Fresnel disposée entre la source de lumière et un capot transparent fermant le boîtier, caractérisé en ce que la lentille de Fresnel est, au moins en partie, teintée. Ainsi, en utilisant une lentille de Fresnel dont au moins une partie est teintée, on minimise l'effet fantôme quelle que soit l'intensité des rayons solaires et/ou leur orientation par rapport au feu de signalisation, cela tout en préservant les caractéristiques des diodes électroluminescentes et donc l'efficacité lumineuse du feu. Selon des aspects avantageux mais non obligatoires de l'invention, un tel feu de signalisation peut incorporer une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - La lentille de Fresnel est teintée dans la masse. - La lentille de Fresnel est teintée par la pose d'un film teinté sur au moins une des faces de la lentille de Fresnel. - Toute la lentille de Fresnel est teintée, dans la masse ou par pose d'un film teinté. - La lentille de Fresnel est teintée selon la couleur du signal lumineux. - La lentille de Fresnel est teintée en noire ou en marron. - le feu de signalisation comprend dix diodes montées sur une plaque. - Six diodes sont réparties en deux triangles de part et d'autre d'un rectangle dont les sommets sont formés par quatre diodes. - Le centre du rectangle est confondu avec le centre de la plaque. - La lentille de Fresnel teintée est adaptée pour être montée de manière amovible dans le boîtier. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui va suivre d'un feu de signalisation conforme à l'invention, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue partielle en perspective d'un feu de signalisation, de type feu tricolore à diodes, conforme à l'invention représenté lorsqu'il y a un risque d'effet fantôme dû à l'orientation des rayons solaires, - la figure 2 est une vue en perspective, à plus grande échelle et en éclaté, de certains éléments constitutifs du feu de signalisation de la figure 1 en position de prémontage et - la figure 3 est une vue de face, simplifiée et à une autre échelle, du support de la source de lumière, illustrant la disposition des diodes électroluminescentes. Le feu de signalisation 1 représenté à la figure 1 est un feu tricolore à usage routier comportant trois signaux lumineux distincts respectivement vert V, orange O et rouge R, en partant du bas en regardant la figure 1. Ces signaux sont émis, chacun, par une source lumineuse colorée insérée dans un boîtier fermé par un capot transparent 4. Ce capot 4 laisse passer la lumière tout en autorisant ou non la vision à l'intérieur du boîtier. Le capot 4 peut comprendre des pictogrammes ou d'autres symboles. A la figure 1, le feu 1 est en configuration feu rouge R, c'est-à-dire que le signal lumineux rouge R est le seul allumé et qu'il interdit le passage à un usager. A la figure 1, le soleil 2 est représenté relativement bas sur l'horizon de sorte que les rayons solaires 3 frappent le feu soit perpendiculairement au plan principal P du capot transparent 4 soit avec un angle de plus ou moins 20° par rapport à la normale. Cet apport de lumière extérieure risque de s'opposer au signal lumineux émis et, pour un utilisateur situé en face d'un feu de l'état de l'art, la lumière perçue est moindre que la lumière émise. En d'autres termes, un utilisateur avec un feu conforme à l'invention, tel que représenté à la figure 1, peut faire la différence entre un signal allumé et un signal éteint dans de telles conditions d'éclairage. Cet effet, dit effet fantôme, est ici minimisé pour assurer la lisibilité du feu et donc la sécurité de l'usager. La réglementation prévoit des exigences relatives aux valeurs minimales rapport de Is/lph c'est-à-dire le rapport de l'intensité du signal émis Is sur l'intensité du signal perçu lph, différentes selon 5 classes définies. Ces classes dépendent du type de feu et de la couleur du signal. Le feu 1, conforme à l'invention, répond aux exigences réglementaires, cela dans les différentes classes. La figure 2 illustre une partie du feu 1, à savoir un boîtier 5 recevant les éléments constitutifs d'un signal, que ce dernier soit vert V, orange O, ou rouge R. Ces éléments sont identiques ou analogues pour les différents signaux V, O et R. Seules les dimensions du capot transparent 4 peuvent varier, par exemple le signal rouge R indiquant l'arrêt peut être plus grand que les autres signaux. En d'autres termes, la description qui va suivre doit s'entendre comme concernant tous les signaux lumineux émis par le feu 1. Le boîtier 5, configuré en cylindre ouvert à une extrémité et à base circulaire, est monté dans un châssis 6, le châssis 6 étant lui-même fixé à l'extrémité d'un mât 7. Le châssis 6 reçoit ainsi les trois boîtiers 5 correspondant aux trois signaux lumineux du feu 1. Un module d'alimentation 8 de diodes électroluminescentes ou DEL est placé dans le boîtier 5. A la figure 2, pour faciliter la lecture, une seule diode 9 est représentée. Il s'agit du nombre minimal de diode utilisable comme source lumineuse, étant entendu que la puissance nominale de chaque diode est adaptée au nombre de diodes utilisées. Avantageusement, la puissance lumineuse émise par chaque signal lumineux d'un feu 1 est voisin de 14 Watts. Une telle puissance permet de concilier une luminosité efficace avec une consommation électrique maitrisée, tout en limitant le dégagement de chaleur. Dans un mode de réalisation préféré, illustré à la figure 3, la source lumineuse est formée par dix diodes fixées sur un support formé par une plaque rectangulaire 10. En l'occurrence, six diodes 90 forment deux triangles T1, T2 se faisant face de part et d'autre d'un rectangle C dont les sommets sont définis par quatre diodes 91. Le rectangle C a son centre confondu avec le centre X de la plaque 10. Deux axes géométriques A1, A2 se croisent perpendiculairement au niveau du centre X et définissent des axes de symétrie pour la disposition des diodes 90 et 91 sur la plaque 10. En variante, d'autres dispositions sont possibles, notamment lorsque le nombre des diodes est différent de dix. La disposition illustrée à la figure 3 permet une répartition homogène de la lumière et limite tout renvoi de rayons lumineux dans le boîtier 1. La lumière émise par les diodes ainsi disposées est dirigée avec un minimum de perte vers l'extérieur. A l'arrière de la plaque 10, un radiateur 11 permet d'évacuer la chaleur émise par les diodes 9. De manière pratique le nombre maximal de diodes qui peuvent être montées dans le boîtier, tout en évitant un dégagement trop élevé de chaleur et donc en évitant l'insertion d'un radiateur 11 surdimensionné par rapport au boîtier 5, est de 14 diodes. Le radiateur 11, le module 8 d'alimentation et le module 12 de gestion sont des organes connus en soi dans le domaine des feux de signalisation à diodes. Un tel montage avec dix diodes correspondant à une puissance maximale consommée de 14 watts, est adapté pour avoir une durée de vie d'au moins 5 ans dans le cas d'une utilisation quotidienne avec des cycles quotidiens de marche/arrêt du feu selon le fonctionnement suivant : Le signal vert V est allumé 40% du temps total de fonctionnement du feu 1, le signal orange O est allumé 5 % du temps, et le signal rouge R est allumé 55% du temps et en intégrant le fonctionnement du signal orange O en mode dégradé du signal rouge, c'est-à-dire avec le signal rouge R hors service et un fonctionnement unique du signal orange O clignotant. Un module 12 de gestion des diodes 9 est également présent dans le boîtier 1. Le module 12 de gestion permet, entre autres, d'alimenter et d'allumer la ou les diodes 9 en fonction des besoins et d'assurer une surveillance du feu et d'informer le gestionnaire du feu en cas de panne, par exemple lorsqu'au moins une diode ne fonctionne pas. Le capot 4 obture l'extrémité ouverte du boîtier 5. Il permet de protéger les diodes 9 tout en les laissant visibles. Le capot 4 est transparent, la couleur finale du signal étant obtenue par l'utilisation de diodes 9 colorées. Une lentille de Fresnel 13 est disposée entre les diodes 9 et le capot 4. Elle assure une diffusion homogène et une luminosité régulière de la lumière émise par chaque diode 9. La lentille de Fresnel 13 augmente la puissance lumineuse d'une ou de plusieurs source(s) lumineuse(s) en modifiant la distance focale. L'association du capot 4 et de la lentille de Fresnel 13 participe également à augmenter la luminosité perçue par l'utilisateur. Afin de diminuer l'effet fantôme, la lentille de Fresnel 13 comprend au moins une partie colorée ou teintée. Par colorée ou teintée, on désigne une partie non incolore permettant le passage de la lumière issue des diodes 9 tout en limitant l'entrée des rayons solaires dans le boîtier 5. Une telle partie colorée, par exemple en noire ou en marron, agit à la manière de lunettes de soleil : elle n'altère pas la vision du signal lumineux mais améliore le confort visuel de l'utilisateur en diminuant le contraste. Avantageusement, comme illustré à la figure 2, toute la lentille de Fresnel 13 est teintée. Le fait que la lentille de Fresnel 13 soit au moins partiellement teintée, induit que le rapport entre l'intensité lph du signal lumineux perçu et l'intensité Is du signal émis est élevé. En d'autres termes, l'effet fantôme est diminué de façon notable, le rapport étant compris entre environ 1 et 16 selon la teinte de la lentille. Dans d'autres modes de réalisation non illustrés, par exemple selon le nombre et/ou la disposition des diodes 9, seules une ou plusieurs parties de la lentille 13 est (sont) teintée(s). De même, selon le signal, vert V, orange O ou rouge R, donc selon la longueur d'onde du signal lumineux, la lentille de Fresnel correspondante est plus ou moins teintée. De même, la couleur utilisée pour réaliser la teinte est adaptée à la couleur du signal, donc à la DEL utilisée. Lorsque la lentille de Fresnel 13 est, comme dans l'exemple, représenté teintée dans la masse, l'effet fantôme est fortement diminué. Dans un autre mode de réalisation non illustré, on pose, par des techniques connues en soi, un film teinté sur au moins une des faces de la lentille. Dans ce cas l'effet fantôme est également diminué. Pour optimiser la baisse de l'effet fantôme, la face interne du boîtier 1 est noire ainsi que les différentes surfaces des éléments 8, 11, 10, 12 incorporés dans le boîtier, ceci afin d'absorber toute lumière parasite entrant dans le boîtier 1 par le capot 4. On améliore ainsi l'intensité lumineuse du signal perçu, ce qui permet à l'utilisateur de s'assurer de l'état allumé ou non du signal lumineux. Une telle solution est adaptable sur des feux 1 de signalisation à diodes existants. Il suffit de remplacer la lentille de Fresnel incolore par une lentille de Fresnel 13 teintée, cette dernière étant adaptée pour être montée de manière amovible dans le boîtier 5 d'un feu. En variante, on pose un film teinté sur une des faces de la lentille de Fresnel déjà installée. Dans un mode de réalisation non illustré, on utilise une lentille de Fresnel 13 teintée associée à un capot 4 également teinté. Dans ce cas, la lentille 13 est plus légèrement teintée que lorsqu'elle forme le seul élément optique coloré et la ou les DEL est (sont) incolore(s).25 REVENDICATIONS1.- Feu (1) de signalisation comprenant au moins une diode électroluminescente (9, 90, 91) comme source de lumière émettant au moins un signal coloré (O, V, R), cette diode étant insérée dans un boîtier (5) comprenant également une lentille de Fresnel (13) disposée entre la source de lumière (9, 90, 91) et un capot transparent (4) fermant le boîtier (5), caractérisé en ce que la lentille de Fresnel (13) est, au moins en partie, teintée. 2.- Feu selon la revendication 1, caractérisé en ce que la lentille de Fresnel (13) est teintée dans la masse. 3.- Feu selon la revendication 1, caractérisé en ce que la lentille de Fresnel est teintée par la pose d'un film teinté sur au moins une des faces de la lentille de Fresnel. 4.- Feu selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que toute la lentille de Fresnel (13) est teintée, dans la masse ou par pose d'un film teinté. 5.- Feu selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la lentille de Fresnel (13) est teintée selon la couleur (O, V, R) du signal lumineux. 6.- Feu selon la revendication 5, caractérisé en ce que la lentille de Fresnel (13) est teintée en noire ou en marron. 7.- Feu selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend dix diodes (90, 91) montées sur une plaque (10). 8.- Feu selon la revendication 7, caractérisé en ce que six diodes (90) sont réparties en deux triangles (T1, T2) de part et d'autre d'un rectangle (C) dont les sommets sont formés par quatre diodes (91). 9.- Feu selon la revendication 8, caractérisé en ce que le centre du rectangle (C) est confondu avec le centre (X) de la plaque (10). 10.- Feu selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la lentille de Fresnel (13) teintée est adaptée pour être montée de manière amovible dans le boîtier (5).