Brevet FR3057940A1 — publié le 20180427

La présente invention concerne les dispositifs de réflexion de la lumière afin d'utiliser la lumière naturelle du soleil, en particulier pour rediriger cette lumière vers un endroit déterminé, et plus particulièrement vers des végétaux tels que pelouse ou plantations afin de favoriser leur photosynthèse. On connaît des héliostats configurés pour suivre la position du soleil et réfléchir l'énergie lumineuse. Les lieux comportant des végétaux tels que les jardins ou stades, peuvent en général comporter une ou des parties à l'ombre à certaines heures de la journée. En fonction de l'orientation desdits lieux, cette ou ces parties peuvent rester à l'ombre une grande partie de la journée, voire toute la journée. Les végétaux situés dans la zone à l'ombre peuvent dans ce cas ne pas recevoir la quantité de lumière et de chaleur nécessaires à chaque phase de leur développement. On observe alors un jaunissement des pelouses et plus généralement un ralentissement de la croissance des végétaux. Ceci peut aussi s'accompagner d'une prolifération d'organismes indésirables tels que des algues. Il existe donc un besoin pour favoriser l'éclairage à la lumière naturelle du soleil de végétaux situés dans des zones à l'ombre. L'invention vise à répondre à ce besoin et a ainsi pour objet, selon un premier de ses aspects, un dispositif de réflexion de la lumière, pour éclairer à la lumière naturelle du soleil des végétaux à l'ombre, notamment une pelouse ou des plantations, plus particulièrement une pelouse d'un stade, ou tout lieu comportant des végétaux, encore plus particulièrement les parties de ce lieu qui restent à l'ombre, comportant au moins un héliostat, notamment une pluralité d'héliostats, l'héliostat comportant : - au moins un miroir pour réfléchir la lumière et, - des moyens d'orientation dudit miroir, configurés de manière à asservir l'orientation du miroir à la direction du soleil, de manière à ce que le miroir de l'héliostat réfléchisse la lumière du soleil en direction de végétaux à l'ombre, notamment pour permettre leur photosynthèse. Par « à l'ombre », au sens du présent texte on entend « à l'abri de la lumière du soleil ». 3057940 2 Par « héliostat », on entend un dispositif à miroir(s) permettant de suivre la course du soleil, généralement pour orienter les rayons solaires durant toute la journée vers un point ou une surface fixe, à l'aide de miroirs. Le dispositif selon l'invention peut permettre d'améliorer l'éclairage des 5 végétaux situés à l'ombre. Le dispositif selon l'invention permet de favoriser la photosynthèse des végétaux à l'ombre dans les meilleures conditions de lumière naturelle, ce qui est avantageux d'un point de vue écologique et économique. En particulier le dispositif selon l'invention permet d'assurer un éclairage aux longueurs d'ondes nécessaires à la photosynthèse. 10 L'invention peut notamment permettre l'éclairage de la pelouse d'un stade et notamment de la partie de la pelouse du stade restant à l'ombre. Dans un stade en effet, notamment dans un stade comportant un toit, une partie de la pelouse peut rester constamment à l'ombre, ou à tout le moins une grande partie de la journée. L'invention permet ainsi l'obtention d'une pelouse plus homogène c'est-à-dire 15 sans que les parties à l'ombre apparaissent plus jaunes ou plus clairsemées. Ces végétaux à l'ombre sont, dans les stades, traditionnellement éclairés par luminothérapie classique avec lampes, pouvant générer une importante consommation électrique. L'invention peut permettre de remplacer au moins partiellement cette luminothérapie et ainsi d'économiser de l'énergie. 20 Le dispositif selon l'invention peut également être utilisé en complément à l'éclairage au moyen de lampes. Le dispositif permet de rediriger le rayonnement solaire vers les zones à l'ombre de la pelouse du stade, par exemple. La forme de ces zones est liée à la forme de la structure de l'édifice, et notamment de son toit, qui peut créer une zone d'ombre pendant 25 presque toute la journée voire la journée entière. L'invention pourra aussi, le cas échéant, servir lors de matchs tenus en journée, afin de diminuer notablement l'ombre portée générée par les joueurs eux-mêmes. L'invention peut également permettre l'éclairage d'un jardin, notamment d'intérieur, situé au milieu de bâtiments. L'invention permet de favoriser la photosynthèse 30 des végétaux éclairés et d'assurer une croissance normale des plantations. Les moyens d'orientation du miroir peuvent comporter au moins un moteur électrique, notamment trois moteurs électriques, permettant d'assurer le déplacement du 3057940 3 miroir et son orientation appropriée, notamment selon trois degrés de liberté. Lesdits moteurs (ou équivalents) peuvent être asservis au système informatique d'asservissement mentionné ci-après. Les moyens d'orientation du miroir peuvent comporter un système 5 informatique d'asservissement configuré pour déterminer le déplacement à faire subir au miroir afin de lui conférer l'orientation appropriée. Le système informatique d'asservissement peut associer un système de pointage et un calculateur permettant de déterminer les végétaux à l'ombre à éclairer. L'invention permet d'aligner le miroir de l'héliostat avec d'une part la lumière provenant du soleil et d'autre part les végétaux à 10 éclairer. Le système informatique peut être équipé d'un procédé de correction de pointage pour héliostat. Les moyens d'orientation du miroir peuvent comporter un ou plusieurs capteurs permettant de déterminer l'orientation des rayons du soleil par rapport à l'héliostat. Il peut notamment s'agir de capteurs solaires qui peuvent comporter par 15 exemple un ou plusieurs luxmètres. Les moyens d'orientation du miroir peuvent comporter un ou plusieurs capteurs permettant de déterminer le positionnement des végétaux à l'ombre en fonction du temps. Il peut notamment s'agir de capteurs solaires qui peuvent comporter par exemple un ou plusieurs luxmètres. 20 Les moyens d'orientation du miroir peuvent être configurés de telle sorte que le miroir de l'héliostat soit déplacé d'un point fixe à un autre, de manière à permettre, le cas échéant, une exposition sur des zones non contigües. En variante, ils peuvent être configurés de telle sorte que le miroir permette un balayage des végétaux à l'ombre, le balayage étant effectué de manière continue pour que la lumière réfléchie par le miroir 25 balaye les végétaux ombragés progressivement. Le dispositif peut comporter en outre au moins une lentille de Fresnel. Une lentille de Fresnel, ou lentille à échelons, est une lentille plan-convexe découpée en sections annulaires concentriques optimisées pour alléger son poids. Sa conception lui permet d'obtenir une courte distance focale pour un large diamètre, sans le poids et le 30 volume nécessaires à une lentille standard. La lentille de Fresnel peut notamment être intercalée entre les rayons provenant du soleil et ledit miroir. L'utilisation d'une lentille de Fresnel peut permettre de pallier la 3057940 4 déperdition lumineuse due à la distance entre le miroir et les végétaux à éclairer. Une telle distance peut par exemple être de l'ordre de 50 à 150 mètres, mieux de 60 à 100 mètres. Un autre avantage de l'utilisation d'une lentille de Fresnel est que cette dernière peut permettre de rendre le faisceau lumineux obtenu après réflexion sur le miroir de l'héliostat 5 plus parallèle, ce qui peut permettre d'améliorer l'éclairage des végétaux à l'ombre et de mieux répartir la puissance lumineuse sur ces derniers. La ou les lentilles de Fresnel peuvent notamment être positionnées à une distance précise du miroir afin que l'ensemble des rayons ainsi augmentés provenant de chaque lentille de Fresnel vienne couvrir la surface entière du miroir, provoquant ainsi une 10 multiplication de l'intensité lumineuse correspondant au nombre des lentilles de Fresnel utilisées. La lentille de Fresnel peut être mobile par rapport au miroir. Elle peut par exemple être entraînée en mouvement par un ou deux moteurs électriques, ce qui peut permettre d'améliorer encore l'orientation de la lumière. 15 En variante, la lentille de Fresnel peut être fixe par rapport au miroir. Dans ce mode de réalisation, l'ensemble lentille(s) de Fresnel - miroir peut être mobile sur trois axes, par exemple au moyen de trois moteurs électriques gérés en temps réel par le système informatique d' asservissement. Le dispositif peut être configuré pour permettre le déplacement de l'héliostat 20 entre une première position d'éclairage et une deuxième position d'escamotage, dans laquelle l'héliostat est escamoté dans un boîtier. Le dispositif peut comporter à cet effet un boîtier de rangement de l'héliostat. Le dispositif peut comporter en outre un anémomètre permettant de mesurer la vitesse du vent, le dispositif étant configuré pour commander en fonction de la vitesse du 25 vent mesurée l'escamotage de l'héliostat dans ledit boîtier. Ainsi, en cas de vent fort, lorsque la vitesse du vent mesurée par l'anémomètre est supérieure à une vitesse du vent de référence, l'héliostat peut être escamoté dans son boîtier afin d'éviter un éventuel endommagement. Le dispositif peut comporter à cet effet un moteur supplémentaire permettant cet escamotage. 30 Le dispositif peut comporter en outre des panneaux solaires permettant l'alimentation électrique des moyens d'orientation dudit miroir, notamment des différents 3057940 5 moteurs. En variante, le dispositif peut être branché au réseau électrique, étant par exemple dépourvu de panneaux solaires. Le dispositif peut comporter entre quatre et douze héliostats, mieux entre six et dix. 5 La surface du miroir peut être comprise entre 1 mètre (m) X 1 m et 3 m X 3 m, étant par exemple de l'ordre de 2 m X 1,5 m. La lentille de Fresnel utilisée peut résulter d'un collage de différents morceaux. Le diamètre de la lentille de Fresnel utilisée peut être de l'ordre de 1/4 à 2/3 de la surface du miroir correspondant, mieux de 1/3 à 'A de la surface du miroir correspondant. L'ensemble de ces dimensions de miroirs et de lentilles est bien 10 entendu donné à titre indicatif. L'invention a encore pour objet l'utilisation d'un dispositif de réflexion de la lumière tel que défini plus haut, dans un stade ou dans un jardin d'agrément. L'invention a encore pour objet un stade équipé d'un dispositif de réflexion de la lumière tel que défini plus haut. Le dispositif peut par exemple être positionné sur le toit 15 du stade, plus particulièrement sur le bord interne du toit du stade afin de permettre de rediriger la lumière naturelle du soleil vers les zones à l'ombre de la pelouse du stade. Compte-tenu de la forme du stade et notamment de la forme de son toit, il est courant que certains stades aient des zones de leur pelouse qui soient à l'ombre constamment ou très souvent ou au moins une grande partie de la journée et dans lesquelles la photosynthèse 20 des végétaux et notamment de l'herbe est pénalisée. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre d'un exemple de réalisation et à l'examen du dessin annexé, sur lequel : - la figure 1 est une vue schématique en perspective d'un stade équipé d'un dispositif conforme à l'invention ; 25 - la figure la est une vue depuis l'intérieur du stade, - la figure 2 est une vue de face d'un dispositif conforme à l'invention ; - la figure 3 est une vue de côté selon la flèche III du dispositif de la figure 2, - la figure 4 est une vue de dessus, selon la flèche IV du dispositif des figures 2 et 3, et 30 - la figure 5 illustre un anémomètre. On a illustré aux figures 1 et la un stade 1 comportant des tribunes 2 entourant une pelouse 3 et surmontées d'un toit 4. Dans l'exemple illustré, le toit 4 recouvre les 3057940 6 tribunes 2 sans nécessairement recouvrir la pelouse 3. On comprend qu'en fonction de l'orientation du stade 1 par rapport aux points cardinaux et de la structure de ses tribunes 2 et de son toit 4, notamment de leur forme et de leur surface, la pelouse 3 du stade peut comporter des parties à l'ombre 8 plus ou moins étendues, qui restent à l'ombre une grande 5 partie de la journée, voire la journée entière. Ces parties à l'ombre 8 sont trop peu exposées à la lumière naturelle du soleil pour que la croissance des végétaux dans ces parties 8 soit satisfaisante. L'usage d'un dispositif de réflexion de la lumière conforme à l'invention permet d'assurer la photosynthèse et en conséquence de favoriser la croissance de la pelouse dans 10 ces parties à l'ombre. L'invention permet de parvenir à ce résultat de manière naturelle, écologique et économique. Le stade 1 est équipé à cet effet d'un dispositif 10 conforme à l'invention, comportant dans l'exemple décrit une pluralité d'héliostats 12 disposés sur le bord interne 4a du toit 4 du stade 1, plus particulièrement du côté opposé aux parties à l'ombre 8. 15 Comme illustré, les héliostats 12 reçoivent la lumière du soleil S représentée schématiquement par des rayons lumineux R et les réfléchissent en direction des parties à l'ombre 8 de la pelouse 3. Chaque héliostat 10, représenté isolément aux figures 2 à 4, comporte à cet effet un miroir 15 pour réfléchir la lumière et des moyens d'orientation 20 dudit miroir 15, 20 configurés de manière à asservir l'orientation du miroir à la direction du soleil, de manière à ce que le miroir de l'héliostat réfléchisse la lumière du soleil en direction de végétaux à l'ombre 8, et permette leur photosynthèse. Dans l'exemple décrit, les moyens d'orientation 20 du miroir 15 comportent un cadre 21 auquel est fixé le miroir 15, ce cadre 21 étant fixé sur une base 25 et lui-même 25 mobile selon les trois degrés de liberté grâce à des moteurs 22. Les moteurs 22 sont au nombre de trois, un sur chaque axe. Les moyens d'orientation 20 comportent un système informatique d'asservissement configure pour déterminer le déplacement à faire subir au miroir afin de lui conférer l'orientation appropriée. A cet effet, ils comportent un ou plusieurs capteurs 30 permettant de déterminer l'orientation des rayons du soleil par rapport à l'héliostat, non visible sur la figure 3057940 7 Le dispositif 10 comporte en outre au moins une lentille de Fresnel 30 disposée devant le miroir 15, sur un support 31. Dans la variante de réalisation illustrée, la lentille de Fresnel est fixe par rapport au miroir, mais elle pourrait être mobile par rapport à ce dernier sans que l'on sorte du cadre de l'invention. 5 Dans une variante de réalisation, l'héliostat peut être déplacé entre une première position d'éclairage et une deuxième position d'escamotage, dans laquelle l'héliostat est escamoté, plus particulièrement horizontalement, notamment dans un boîtier. Le dispositif peut dans ce cas comporter en outre un anémomètre, comme illustré sur la figure 5, permettant de mesurer la vitesse du vent, le dispositif étant 10 configuré pour commander en fonction de la vitesse du vent mesurée l'escamotage de l'héliostat, notamment dans ledit boîtier. On va maintenant décrire l'utilisation du dispositif conforme à l'invention. Lorsque le soleil se lève et tout le long de la journée, les miroirs des héliostats du dispositif changent d'orientation au fur et à mesure de la course du soleil grâce aux 15 moyens d'orientation desdits miroirs, de manière à ce que les miroirs des héliostats du dispositif réfléchissent la lumière du soleil en direction des végétaux à l'ombre , ici dans cet exemple de la partie 8 de la pelouse qui reste à l'ombre. REVENDICATIONS1. Dispositif (10) de réflexion de la lumière, pour éclairer à la lumière naturelle du soleil des végétaux à l'ombre , notamment une pelouse ou des plantations, plus particulièrement une pelouse d'un stade, encore plus particulièrement les parties de celle-ci qui restent à l'ombre, comportant au moins un héliostat (12), l'héliostat comportant : - au moins un miroir (15) pour réfléchir la lumière et, - des moyens d'orientation (20) dudit miroir, configurés de manière à asservir l'orientation du miroir à la direction du soleil, de manière à ce que le miroir de l'héliostat réfléchisse la lumière du soleil en direction de végétaux à l'ombre, notamment pour permettre leur photosynthèse. 2. Dispositif selon la revendication précédente, dans lequel les moyens d'orientation du miroir comportent au moins un moteur électrique (22), permettant d'assurer le déplacement du miroir et son orientation appropriée. 3. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les moyens d'orientation du miroir comportent un système informatique d'asservissement configure pour déterminer le déplacement à faire subir au miroir afin de lui conférer l'orientation appropriée. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les moyens d'orientation du miroir comportent un ou plusieurs capteurs permettant de déterminer l'orientation des rayons du soleil par rapport à l'héliostat. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les moyens d'orientation du miroir comportent un ou plusieurs capteurs permettant de déterminer le positionnement des végétaux à l'ombre en fonction du temps. 6. Dispositif selon l'une quelconques des revendications précédentes, dans lequel les moyens d'orientation du miroir sont configurés de telle sorte que le miroir de l'héliostat soit déplacé d'un point fixe à un autre, de manière à permettre, le cas échéant, une exposition sur des zones non contigües. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant en outre au moins une lentille de Fresnel (30). 8. Dispositif selon la revendication précédente, dans lequel la lentille de Fresnel est mobile par rapport au miroir. 3057940 9 9. Dispositif selon la revendication 7, dans lequel la lentille de Fresnel est fixe par rapport au miroir. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, configuré pour permettre le déplacement de l'héliostat entre une première position 5 d'éclairage et une deuxième position d'escamotage, dans laquelle l'héliostat est escamoté, notamment dans un boîtier. 11. Dispositif selon la revendication précédente, comportant en outre un anémomètre permettant de mesurer la vitesse du vent, le dispositif étant configuré pour commander en fonction de la vitesse du vent mesurée l'escamotage de l'héliostat, 10 notamment dans ledit boîtier. 12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant en outre des panneaux solaires permettant l'alimentation électrique des moyens d'orientation dudit miroir, notamment des différents moteurs. 13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, 15 comportant entre quatre et douze héliostats (12), mieux entre six et dix. 14. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la surface du miroir (15) est comprise entre 1 mètre (m) x 1 m et 3 m X 3 m, étant par exemple de l'ordre de 2 m X 1,5 m. 15. Stade (1) équipé d'un dispositif de réflexion (10) de la lumière selon l'une 20 quelconque des revendications précédentes. 16. Utilisation d'un dispositif de réflexion de la lumière selon l'une quelconque des revendications 1 à 14 dans un stade.