Brevet FR3144260A1 — publié le 20240628

L'invention concerne un procédé de fonctionnement d'un dispositif d’éclairage de voie publique comprenant les étapes d’établissement d'un premier seuil de flux lumineux et d'un deuxième seuil de flux lumineux, d’alimentation de la source de lumière à l’état solide (2) avec une première valeur de courant, d’obtention d’une valeur de flux lumineux réelle émise par la source de lumière à l’état solide (2), si la valeur de flux lumineux réelle est inférieure au premier seuil de flux lumineux, d’augmentation de la valeur de courant de la source de lumière (2) ; si la valeur de flux lumineux réelle est supérieure au deuxième seuil de flux lumineux, de réduction de la valeur de courant de la source de lumière (2), de répétition des étapes d’obtention de la valeur de flux lumineux réelle et de modification de la valeur de courant de la source de lumière lorsque la valeur de flux lumineux réelle n’est pas une valeur de flux lumineux acceptable. Figure 2 Procédé de fonctionnement d'un dispositif d’éclairage de voie publique Cette invention concerne le domaine des dispositifs d’éclairage de voie publique, et plus particulièrement, la commande de la lumière émise par ces dispositifs. État de l’art Les dispositifs d’éclairage de voie publique sont utilisés couramment dans les villes et les villages. La consommation d’énergie est multipliée par des centaines ou milliers de dispositifs qui éclairent nos voies publiques. Par conséquent, l’économie d’énergie a un impact considérable sur la consommation d’énergie totale de la ville où ils sont installés. Une solution à ce problème est donc recherchée. L’invention apporte une solution à ce problème grâce à un procédé de fonctionnement d'un dispositif d’éclairage de voie publique comprenant au moins une source de lumière à l’état solide, le procédé comprenant les étapes : a. d’établissement d'un premier seuil de flux lumineux et d'un deuxième seuil de flux lumineux supérieur au premier seuil de flux lumineux, les valeurs comprises entre le premier seuil de flux lumineux et le deuxième seuil de flux lumineux étant définies comme valeurs de flux lumineux acceptables ; b. d’alimentation de la source de lumière à l’état solide avec une première valeur de courant ; c. d’obtention d’une valeur de flux lumineux réelle émise par la source de lumière à l’état solide ; d. si la valeur de flux lumineux réelle est inférieure au premier seuil de flux lumineux, d’augmentation de la valeur de courant de la source de lumière ; d. si la valeur de flux lumineux réelle est supérieure au deuxième seuil de flux lumineux, de réduction de la valeur de courant de la source de lumière ; et f. de répétition des étapes d’obtention de la valeur de flux lumineux réelle et de modification de la valeur de courant de la source de lumière lorsque la valeur de flux lumineux réelle n’est pas une valeur de flux lumineux acceptable. Le terme « à l’état solide » fait référence à la lumière émise par électroluminescence à l’état solide, qui utilise des semi-conducteurs pour convertir l’électricité en lumière. Par rapport à l’éclairage à incandescence, l’éclairage à l’état solide crée de la lumière visible avec une génération de chaleur réduite et une dissipation d’énergie moindre. La masse généralement faible d’un dispositif d’éclairage électronique à l’état solide lui apporte une plus grande résistance aux chocs et aux vibrations par rapport aux tubes/ampoules en verre fragiles et aux fils de filament longs et fins. Ils éliminent également l’évaporation des filaments, ce qui augmente potentiellement la durée de vie du dispositif d’éclairage. Certains exemples de ces types d’éclairage comprennent des diodes électroluminescentes (LED) à semi-conducteurs, des diodes électroluminescentes organiques (OLED), ou des diodes électroluminescentes à polymères (PLED) comme sources d’éclairage plutôt que des filaments électriques, du plasma ou du gaz. Grâce à ce procédé, de l’énergie est économisée puisque parfois, surtout quand la température ambiante est basse, les sources de lumière à l’état solide sont alimentées avec une valeur de courant qui amène les sources de lumière à l’état solide à émettre de la lumière avec un flux lumineux qui est plus élevé que prévu. Ceci est dû au fait que les sources de lumière à l’état solide sont plus efficaces à basses températures. Grâce au procédé de la présente invention, cet excès est évité, puisque le flux réel est mesuré pour détecter le moment où le flux lumineux est plus élevé que prévu, et la valeur de courant est réduite pour compenser ce phénomène. Les étapes d’obtention de la valeur de flux lumineux réelle et de modification de la valeur de courant de la source de lumière lorsque la valeur de flux lumineux réelle n’est pas une valeur de flux lumineux acceptable sont répétées, puisque la température des sources de lumière à l’état solide peut évoluer au cours du temps, et donc le flux lumineux émis par celles-ci peut également varier. L’obtention constante du flux lumineux actuel permet à l’invention de commander le flux de sorte qu’il soit acceptable. L’évolution usuelle est due au fait que la température augmente au cours du temps, du fait de la chaleur émise par les sources de lumière à l’état solide. En conséquence, le flux lumineux peut chuter, de sorte que des augmentations périodiques de la valeur de courant sont effectuées pour compenser la diminution du flux lumineux. Dans certains modes de réalisation, l’étape d’obtention de la valeur de flux lumineux est réalisée en obtenant une température de source de lumière et en obtenant un flux lumineux correspondant à partir d'une fiche technique qui met en corrélation le flux lumineux avec la température et la valeur de courant. Les fiches techniques qui indiquent le flux lumineux en fonction de la température et de la valeur de courant sont disponibles auprès de certains fabricants. Par conséquent, en déterminant la température des sources de lumière à l’état solide et en connaissant la valeur de courant qui leur est fournie, le flux lumineux peut être obtenu. Dans certains modes de réalisation, l’étape d’obtention de la température de source de lumière est réalisée par une thermistance, telle qu'une thermistance à coefficient de température négatif. Une thermistance est un petit élément qui peut être utilisé pour mesurer une température, fournissant ainsi un point de départ fiable pour ce procédé et particulièrement approprié à un dispositif d’éclairage de voie publique. Dans certains modes de réalisation, l'étape d'augmentation de la valeur de courant consiste à augmenter la valeur de courant d'une première valeur à une deuxième valeur, la deuxième valeur étant comprise entre 1,001 fois la première valeur et 1,1 fois la première valeur, plus particulièrement comprise entre 1,001 fois la première valeur et 1,05 fois la première valeur et plus particulièrement comprise entre 1,001 fois la première valeur et 1,03 fois la première valeur. Dans ces exemples, l'intensité peut être augmentée par petit paliers, de sorte que la valeur de courant (et la température) soient maintenues aussi basses que possible dans une plage offrant une performance acceptable. En outre, des écarts de flux peuvent être corrigés avec un impact aussi faible que possible sur la performance. Dans certains modes de réalisation, le procédé comprend en outre l’étape d'enregistrement d'une séquence d'incréments de valeur de courant pour des conditions prédéterminées. Cette séquence peut être utile si on utilise un modèle basé sur le temps, pour éviter une mesure continue de la température. Dans certains modes de réalisation, les étapes du procédé sont appliquées à au moins 10 % des sources de lumière du dispositif d'éclairage. L'augmentation progressive de la valeur de courant peut être appliquée à un grand nombre de sources de lumière en même temps, par exemple, toutes les sources de lumière offrant une fonctionnalité prédéterminée. L'économie d'énergie et une performance homogène peuvent donc s'appliquer à un grand nombre d'éléments. Dans certains modes de réalisation, le procédé comprend en outre l’étape de mesure ou d’estimation de l’éclairement lumineux sur une surface sur laquelle la lumière émise par la source de lumière est incidente et de mise à jour du premier seuil de flux lumineux et/ou du deuxième seuil de flux lumineux en conséquence de l’éclairement lumineux mesuré ou estimé. L’entité réelle qui mesure la lumière qui est effectivement reçue sur la voie publique est l’éclairement lumineux. Par conséquent, une corrélation entre l’éclairement lumineux reçu sur la voie publique et le flux émis par les sources de lumière à l’état solide peut être établie pour corriger les seuils initialement réglés. Par exemple, par une journée brumeuse, l’éclairement lumineux reçu sur la voie publique peut être insuffisant, donc les seuils peuvent être augmentés de sorte que l’éclairement lumineux reçu sur la voie publique soit adapté à cette journée. Cet éclairement lumineux peut être mesuré ou estimé. La mesure peut être effectuée par le biais de luxmètres spécifiques, tandis que l’estimation peut être réalisée par le biais de multiples procédés, comportant la mesure d’une variable auxiliaire et la corrélation d'une valeur d’éclairement lumineux avec la valeur de la variable auxiliaire. Des mesures ou simulations préalables sont aussi des manières valides d’estimation de l’éclairement lumineux. Dans un autre aspect inventif, l’invention fournit un dispositif d’éclairage de voie publique comprenant :  un agencement matriciel de sources de lumière à l’état solide ;  un élément de commande pour effectuer les étapes du procédé selon le premier aspect inventif. Ce dispositif d’éclairage de voie publique fournit la fonctionnalité avantageuse de gestion efficace de la performance de couleur des sources de lumière. Dans certains modes de réalisation, le dispositif d’éclairage de voie publique comprend en outre une thermistance destinée à mesurer la température des sources de lumière à l’état solide. Dans certains modes de réalisation, les sources de lumière à l’état solide sont des diodes électroluminescentes (LED). Sauf définition contraire, tous les termes (y compris les termes techniques et scientifiques) utilisés dans le présent document doivent être interprétés comme il est d’usage dans l’art. Il sera en outre entendu que les termes d’usage courant doivent également être interprétés de la manière habituelle dans l’art concerné et non dans un sens idéalisé ou excessivement formel, à moins qu’ils ne soient expressément définis ainsi dans le présent document. Dans le présent texte, le terme « comprend » et ses dérivés (tels que « comprenant », etc.) ne doivent pas être compris dans un sens excluant, c’est-à-dire que ces termes ne doivent pas être interprétés comme excluant la possibilité que ce qui est décrit et défini puisse comporter d’autres éléments, étapes, etc. Brève liste des dessins et numéros de référence Pour compléter la description et afin de permettre une meilleure compréhension de l’invention, un ensemble de dessins est fourni. Lesdits dessins font partie intégrante de la description et illustrent un mode de réalisation de l’invention, qui ne doit pas être interprété comme limitant la portée de l’invention, mais seulement comme un exemple de réalisation de l’invention. Les dessins comprennent les figures suivantes : la présente une vue générale en perspective d’un dispositif d’éclairage de voie publique selon l’invention. La présente une manière de gérer le comportement thermique au moyen de l’élément de commande du dispositif d’éclairage de voie publique dans un procédé selon l’invention. Dans ces figures, les nombre de référence suivants ont été utilisés : 1 Dispositif d’éclairage de voie publique 2 LED 3 Élément de commande 4 Thermistance 5 Premier seuil de flux lumineux 6 Deuxième seuil de flux lumineux 11 Premier point de fonctionnement 12 Deuxième point de fonctionnement 13 Troisième point de fonctionnement 14 Quatrième point de fonctionnement Description détaillée de l’invention Les exemples de modes de réalisation sont décrits de manière suffisamment détaillée pour permettre aux personnes ayant une compétence ordinaire dans l’art de réaliser et de mettre en œuvre les systèmes et les processus décrits ici. Il est important de comprendre que les modes de réalisation peuvent être fournis sous de nombreuses autres formes et ne doivent pas être interprétés comme limités aux exemples présentés ici. En conséquence, bien que le mode de réalisation puisse être modifié de diverses manières et prendre diverses formes alternatives, des modes de réalisation spécifiques de celui-ci sont montrés dans les dessins et décrits en détail ci-dessous à titre d’exemples. Il n’y a aucune intention d’établir une limitation aux formes particulières divulguées. Au contraire, toutes les modifications, tous les équivalents et toutes les variantes entrant dans le cadre des revendications annexées doivent être inclus. Des éléments des modes de réalisations pris pour exemples sont constamment désignés par les mêmes numéros de référence partout dans les dessins et la description détaillée le cas échéant. La présente une vue générale en perspective d’un dispositif d’éclairage de voie publique 1 selon l’invention. Ce dispositif d’éclairage de voie publique 1 comprend :  un agencement matriciel de LED 2 destiné à fournir un motif lumineux ;  un élément de commande 3 pour effectuer un contrôle thermique du fonctionnement des LED 2 ; et  une thermistance 4 destinée à mesurer la température des LED 2. La configuration matricielle est un module à haute résolution. Cependant, aucune restriction n’est apposée à la technologie utilisée pour produire les modules de projection. Un premier exemple de cette configuration matricielle comprend une source monolithique. Cette source monolithique comprend une matrice d’éléments électroluminescents monolithiques agencés en plusieurs colonnes par plusieurs rangées. Dans une matrice monolithique, les éléments électroluminescents peuvent être formés par croissance à partir d’un substrat commun et sont connectés électriquement de manière à pouvoir être activés sélectivement soit individuellement soit par un sous-ensemble des éléments électroluminescents. Le substrat peut être constitué principalement d’un matériau semi-conducteur. Le substrat peut comprendre un ou plusieurs autres matériaux, par exemple des matériaux non semi-conducteurs (métaux et isolants). Chaque élément/groupe électroluminescent peut ainsi former un pixel de lumière et peut donc émettre de la lumière lorsque son matériau reçoit de l’électricité. La configuration d’une telle matrice monolithique permet d’agencer des pixels pouvant être activés sélectivement très près les uns des autres par rapport à des diodes électroluminescentes traditionnelles destinées à être soudées sur des cartes de circuit imprimé. La matrice monolithique peut comporter des éléments électroluminescents dont la dimension principale de hauteur, mesurée perpendiculairement au substrat commun, est sensiblement égale à un micromètre. La matrice monolithique est couplée au centre de commande de manière à commander la génération et/ou la projection d’un faisceau de lumière pixellisée par l’agencement matriciel. Le centre de commande est ainsi à même de commander individuellement l’émission de lumière de chaque pixel de l’agencement matriciel. En variante à ce qui a été présenté ci-dessus, l’agencement matriciel peut comprendre une source de lumière principale couplée à une matrice de miroirs. Par conséquent, la source de lumière pixellisée est formée par l’ensemble d’au moins une source de lumière principale formée d’au moins une diode électroluminescente qui émet de la lumière et d’un réseau d’éléments optoélectroniques, par exemple une matrice de micro-miroirs, également connue sous l’acronyme DMD, pour « Digital Micro-mirror Device » (dispositif à micro-miroirs numérique), qui dirige par réflexion les rayons de lumière de la source de lumière principale à un élément optique de projection. Le cas échéant, un élément optique auxiliaire peut recueillir les rayons d’au moins une source de lumière pour les focaliser et les diriger vers la surface du réseau de micro-miroirs. Chaque micro-miroir peut pivoter entre deux positions fixes, une première position dans laquelle les rayons de lumière sont réfléchis en direction de l’élément optique de projection, et une deuxième position dans laquelle les rayons de lumière sont réfléchis dans une direction différente de l’élément optique de projection. Les deux positions fixes sont orientées de la même manière pour tous les micro-miroirs et forment, par rapport à un plan de référence qui supporte la matrice de micro-miroirs, un angle caractéristique de la matrice de micro-miroirs défini dans ses spécifications. Un tel angle est généralement inférieur à 20° et peut être habituellement d’environ 12°. Ainsi, chaque micro-miroir réfléchissant une partie des faisceaux de lumière qui sont incidents sur la matrice de micro-miroirs forme un émetteur élémentaire de la source de lumière pixellisée. L’actionnement et la commande du changement de position des miroirs pour activer sélectivement cet émetteur élémentaire afin d’émettre ou non un faisceau de lumière élémentaire sont commandés par le centre de commande. Dans une autre variante, la source de lumière peut être complexe et comprendre à la fois au moins un segment d'éléments lumineux, comme des diodes électroluminescentes, et une partie superficielle d'une source de lumière monolithique. Des modes de réalisation typiques de l’invention se rapportent à des dispositifs qui comprennent entre 1 et 50 sources de lumière. Des modes de réalisation typiques se rapportent à des dispositifs qui comprennent entre 20 et 30 sources de lumière. La présente une manière de gérer le comportement thermique au moyen de l’élément de commande du dispositif d’éclairage de voie publique dans un procédé selon l’invention. Ce schéma graphique représente le flux lumineux émis par le dispositif d'éclairage de voie publique au cours du temps. Les différentes courbes représentent l'évolution du flux dans le temps pour une valeur de courant constante. Ces courbes montrent comment le flux lumineux diminue avec la température. Premièrement, un premier seuil de flux lumineux 5 et un deuxième seuil de flux lumineux 6 sont définis. Ces valeurs seuils 5, 6 peuvent être imposées par la réglementation officielle ou par le fabricant d’éclairage de voie publique. Le premier seuil de flux lumineux 5 est lié au minimum de lumière qui devrait être émis pour obtenir les conditions lumineuses requises sur la voie publique où le dispositif d’éclairage de voie publique est installé. Le deuxième seuil de flux lumineux 6 est lié au maximum de lumière qui devrait être émis, soit du fait de la pollution lumineuse soit en raison du fait qu’un excès de lumière serait nuisibles aux piétons. Dans cet exemple, le premier flux lumineux est de 485 lm et le deuxième seuil de flux lumineux est de 525 lm. Ces seuils de flux lumineux soit choisis pour obtenir un éclairement lumineux entre 100 et 130 lux sur la voie publique. Lorsque le dispositif d’éclairage de voie publique est allumé, soit en raison d’une dépendance temporelle automatisée soit parce qu’une faible visibilité est détectée par un système de voie publique, une valeur de flux nominale est choisie, et les sources de lumière à l’état solide sont alimentées avec le courant nominal, qui correspond au flux nominal à 60 ºC. Par exemple, le flux nominal est de 500 lm, donc, selon le graphique représenté à la , le courant nominal est de 700 mA. Ceci correspond à un premier point de fonctionnement 11. Cependant, puisque la température ambiante est basse, les sources de lumière à l’état solide ne sont pas à 60 ºC, mais à une température plus basse, qui est de 25 ºC dans ce cas. Par conséquent, lorsque le dispositif d’éclairage de voie publique est allumé, les sources de lumière à l’état solide qui sont alimentées avec un courant de 700 mA émettent un flux de 605 lm (deuxième point de fonctionnement 12). Ce flux est beaucoup plus grand que le deuxième seuil de flux lumineux 6 donc, en principe, l’unité de commande devrait diminuer l’intensité fournie aux sources de lumière pour réduire le flux lumineux émis par les sources de lumière à l’état solide. L’intensité est donc réduite à 620 mA, ce qui donne 505 lm à 25 ºC (troisième point de fonctionnement 13). Au bout d’un certain temps, la température augmente dans les sources de lumière à l’état solide, du fait de la chaleur évacuée lors du fonctionnement normal de celles-ci. La thermistance installée dans les LED mesure une température de 39 ºC. À cette température, pour la même valeur de courant, le flux lumineux diminue jusqu’à 475 lm (quatrième point de fonctionnement 14). Puisque cette valeur est inférieure à la première valeur seuil 5, la valeur de courant est élevée à 640 mA, ce qui donne une valeur de 512 lm. Ensuite, lorsque la température atteint 47 ºC pour la même valeur de courant, le flux lumineux diminue encore une fois en dessous de la première valeur seuil 5, donc l’opération est répétée. Ce procédé peut aussi être plus compliqué lorsque l’éclairement lumineux est considéré comme le paramètre de décision. Dans le cas précédent, le deuxième point de fonctionnement donne 605 lm, ce qui était bien plus élevé que la deuxième valeur seuil 6. Cependant, dans des conditions ambiantes défavorables, par exemple par un jour brumeux, les 605 lm produisent 133 lux sur la voie publique, ce qui est juste au-dessus du seuil d’éclairement lumineux (qui était de 130 lm). Par conséquent, au lieu de diminuer la valeur de courant à 620 mA, comme c’est le cas à la , la valeur de courant est juste réduite à 680 mA, à laquelle 580 lm sont émis, ce qui produit 128 lux sur la voie publique. Par conséquent, pour cette journée, le deuxième seuil de flux lumineux est élevé à 580 lm. Au bout d’un certain temps, la température augmente dans les sources de lumière à l’état solide, du fait de la chaleur évacuée lors du fonctionnement normal de celles-ci. La thermistance installée dans les LED mesure une température de 50 ºC. À cette température, pour la même valeur de courant, le flux lumineux diminue jusqu’à 525 lm. Cependant, puisque cette valeur est entre la première valeur seuil et la nouvelle deuxième valeur seuil, aucune mesure n’est prise. Ensuite, lorsque la température atteint 55 ºC pour la même valeur de courant, le flux lumineux diminue jusqu’à 505 lm. L’éclairement lumineux est mesuré sur la voie publique et une valeur de 98 lux est obtenue. Par conséquent, le nouveau premier seuil est réglé à 505 lm et la valeur de courant est augmentée jusqu’à 700 mA, valeur à laquelle un flux lumineux de 530 lm et un éclairement lumineux de 115 lux sont obtenus. Puisque ces deux valeurs se trouvent dans les plages acceptables, aucune mesure n’est prise. Procédé de fonctionnement d'un dispositif d’éclairage de voie publique (1) comprenant au moins une source de lumière à l’état solide (2), le procédé comprenant les étapes : a. d’établissement d'un premier seuil de flux lumineux et d'un deuxième seuil de flux lumineux supérieur au premier seuil de flux lumineux, les valeurs comprises entre le premier seuil de flux lumineux et le deuxième seuil de flux lumineux étant définies comme valeurs de flux lumineux acceptables ; b. d’alimentation de la source de lumière à l’état solide (2) avec une première valeur de courant ; c. d’obtention d’une valeur de flux lumineux réelle émise par la source de lumière à l’état solide (2) ; d. si la valeur de flux lumineux réelle est inférieure au premier seuil de flux lumineux, d’augmentation de la valeur de courant de la source de lumière (2) ; d. si la valeur de flux lumineux réelle est supérieure au deuxième seuil de flux lumineux, de réduction de la valeur de courant de la source de lumière (2) ; f. de répétition des étapes d’obtention de la valeur de flux lumineux réelle et de modification de la valeur de courant de la source de lumière lorsque la valeur de flux lumineux réelle n’est pas une valeur de flux lumineux acceptable. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l’étape d’obtention de la valeur de flux lumineux est réalisée en obtenant une température de source de lumière et en obtenant un flux lumineux correspondant à partir d'une fiche technique qui met en corrélation le flux lumineux avec la température et la valeur de courant. Procédé selon la revendication 2, dans lequel l’étape d’obtention de la température de source de lumière est réalisée par une thermistance (4), telle qu'une thermistance à coefficient de température négatif. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'étape d'augmentation de la valeur de courant consiste à augmenter la valeur de courant d'une première valeur à une deuxième valeur, la deuxième valeur étant comprise entre 1,001 fois la première valeur et 1,1 fois la première valeur. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'étape d'augmentation de la valeur de courant consiste à augmenter la valeur de courant d'une première valeur à une deuxième valeur, la deuxième valeur étant comprise entre 1,001 fois la première valeur et 1,05 fois la première valeur. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'étape d'augmentation de la valeur de courant consiste à augmenter la valeur de courant d'une première valeur à une deuxième valeur, la deuxième valeur étant comprise entre 1,001 fois la première valeur et 1,03 fois la première valeur. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre l’étape d'enregistrement d'une séquence d'incréments de valeur de courant pour des conditions prédéterminées. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, les étapes du procédé étant appliquées à au moins 10 % des sources de lumière du dispositif d'éclairage. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre l’étape de mesure ou d’estimation de l’éclairement lumineux sur une surface sur laquelle la lumière émise par la source de lumière est incidente et de mise à jour du premier seuil de flux lumineux et/ou du deuxième seuil de flux lumineux en conséquence de l’éclairement lumineux mesuré ou estimé. Dispositif d’éclairage de voie publique comprenant :  un agencement matriciel de sources de lumière à l’état solide (2) ; et  un élément de commande (3) pour effectuer les étapes du procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes. Dispositif d’éclairage de voie publique selon la revendication 10, comprenant en outre une thermistance (4) destinée à mesurer la température des sources de lumière à l’état solide. Dispositif d’éclairage de voie publique selon l’une quelconque des revendications 10 ou 11, dans lequel les sources de lumière à l’état solide (2) sont des diodes électroluminescentes.