Brevet FR3143714A1 — publié le 20240621

L’invention porte sur un module d’éclairage (1) pour lampe frontale, comprenant : -une source lumineuse (4) ; -un circuit d’alimentation électrique (6) avec : une interface d’alimentation (62) de la source lumineuse, une interface de connexion (61) d’une batterie, un accéléromètre (65), un circuit de contrôle (63) pour appliquer différents niveaux de puissance sur l’interface d’alimentation (62), un circuit de traitement (64) connecté à l’accéléromètre (65), le circuit de traitement (64) étant configuré pour déterminer l’amplitude transversale et l’amplitude verticale d’une accélération et pour : -a) déterminer une première consigne de niveau de puissance électrique en fonction de l’amplitude de l’accélération verticale déterminée ; b)-si l’amplitude de l’accélération transversale déterminée est supérieure à un premier seuil, appliquer sur le circuit de contrôle (63) une deuxième consigne de niveau de puissance électrique supérieure à la première consigne ; c) répéter les étapes a) et b) après une durée prédéterminée. Figure à publier avec l’abrégé : Fig. 1 Module d’éclairage pour lampe frontale optimisé pour la pratique du vélo L’invention concerne les lampes frontales, et en particulier les modes d’alimentation électrique des lampes frontales. Les lampes frontales se sont développées car elles permettent à la lumière générée de suivre les mouvements de tête et le regard de l’utilisateur et s’avèrent donc particulièrement adaptées à la pratique sportive. La pratique sportive et en particulier les activités d’endurance ou d’ultra-distances amènent les utilisateurs à exercer davantage de nuit. Pour pouvoir fournir un éclairage optimal sur une durée importante, les lampes frontales doivent alors embarquer des batteries d’une capacité élevée. Une telle capacité se fait au détriment du poids, que l’utilisateur cherche à minimiser, en particulier pour une pratique en compétition ou sur de longues heures. Une alternative est de réduire la consommation électrique de la lampe en réduisant la luminosité de la lampe. L’éclairage peut alors s’avérer insuffisant sur terrain accidenté ou à haute vitesse. Des lampes à puissance variable en fonction des conditions d’utilisation sont connues. Cependant, de telles lampes peuvent s’avérer incompatibles avec la pratique du vélo, les changements de cap à vélo intervenant à une vitesse plus grande que dans la pratique de la course à pied, ce qui peut requérir une vigilance accrue de l’utilisateur. De même, les variations entre les zones accidentées et les zones moins accidentées peuvent intervenir plus vite, du fait de la vitesse du vélo. Par ailleurs, il n’existe pas de lampe à puissance variable qui soit optimisée à la fois pour la pratique du vélo et pour la pratique d’autres disciplines comme la course à pied. Un tel besoin est croissant dans la mesure où les utilisateurs peuvent souhaiter une même lampe pour différentes activités, en particulier pour la pratique de sports combinés comme le triathlon, les raids aventure ou l’Ironman ®. L’invention vise à résoudre un ou plusieurs de ces inconvénients. L’invention porte ainsi sur un module d’éclairage pour lampe frontale, comprenant : -une source lumineuse ; -un circuit d’alimentation électrique de la source lumineuse, incluant : une interface d’alimentation de la source lumineuse, une interface de connexion d’une batterie électrique, un accéléromètre, un circuit de contrôle configuré pour appliquer différents niveaux de puissance électrique sur l’interface d’alimentation, un circuit de traitement connecté à l’accéléromètre, le circuit de traitement étant configuré pour déterminer l’amplitude transversale et l’amplitude verticale d’une accélération du module d’éclairage mesurée par l’accéléromètre et configuré pour , dans un premier mode de fonctionnement : -a) déterminer une première consigne de niveau de puissance électrique en fonction de l’amplitude de l’accélération verticale déterminée ; b)-si l’amplitude de l’accélération transversale déterminée est supérieure à un premier seuil, appliquer sur le circuit de contrôle (63) une deuxième consigne de niveau de puissance électrique supérieure à la première consigne ; c) répéter les étapes a) et b) après une durée prédéterminée. L’invention porte également sur les variantes suivantes. L’homme du métier comprendra que chacune des caractéristiques des variantes suivantes peut être combinée indépendamment aux caractéristiques ci-dessus, sans pour autant constituer une généralisation intermédiaire. Selon une variante, la première consigne de niveau de puissance électrique est déterminée par le module de traitement sur une échelle d’au moins 5 niveaux de puissance croissants, la deuxième consigne de niveau de puissance étant déterminée par augmentation de 2 niveaux de puissance de la première consigne de niveau de puissance. Selon encore une variante, ledit premier seuil est compris entre 0,15 et 0,4 g. Selon une autre variante, ladite durée prédéterminée est au moins égale à 3 secondes. Selon encore une autre variante, le circuit de traitement est configuré pour déterminer l’amplitude longitudinale de l’accélération du module d’éclairage mesurée par l’accéléromètre et configuré pour déterminer la vitesse du module d’éclairage par intégration de l’amplitude longitudinale mesurée, le circuit de traitement étant configuré pour déterminer la première consigne de niveau de puissance également en fonction de l’amplitude longitudinale mesurée. Selon une variante, le module de traitement étant configuré pour , dans un deuxième mode de fonctionnement : -d) appliquer une troisième consigne de niveau de puissance électrique en fonction de l’amplitude de l’accélération verticale déterminée ; -e) répéter l’étape d) après une durée prédéterminée ; -le module comprenant en outre un commutateur permettant de commuter sélectivement entre les premier et deuxième modes de fonctionnement. L’invention porte également sur une lampe frontale comportant un module d’éclairage tel que décrit ci-dessus. Selon une variante, la lampe frontale comprend une sangle frontale solidaire du module d’éclairage ou un élément de fixation de type velours-crochets. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels : est une vue en perspective éclatée d’un module d’éclairage pour lampe frontale selon un exemple de mode de réalisation ; est une représentation schématique d’un exemple de circuit d’alimentation électrique du module d’éclairage ; est une vue de face du module d’éclairage de la ; est une vue de face agrandie du module d’éclairage de la au niveau d’un commutateur ; est un diagramme schématique de gestion d’exemples de variations de puissance électrique. La est une vue en perspective éclatée d’un module d’éclairage 1 pour lampe frontale. La est une vue de face de ce module d’éclairage 1. La est une vue de face agrandie de détail de ce module d’éclairage 1. Le module d’éclairage 1 comprend une source lumineuse 4 et un circuit d’alimentation 6 (non illustré sur la ). Le module d’éclairage 1 comprend ici également un boîtier 2, des capuchons 31, 32, ainsi qu’un bouton de commande ou commutateur 5. Les directions longitudinale, transversale et verticale sont définies par rapport à l’utilisation normale d’une lampe frontale, à savoir par exemple : -la direction longitudinale correspond à la fois à la direction d’avancée de l’utilisateur et à une normale à la source lumineuse ou à la directrice principale du faisceau lumineux ; -la direction transversale correspond à une direction horizontale perpendiculaire à la direction longitudinale, la direction transversale correspond ici à une direction reliant les capuchons 31 et 32 ; -la direction verticale correspond à une direction verticale perpendiculaire à la direction verticale et correspond par exemple à un axe passant par la tête et un pied de l’utilisateur. Le boîtier 2 comporte ici des logements 21 et 22 pour une ou plusieurs batteries. Les logements 21 et 22 sont ici de forme tubulaire et orientés selon la direction transversale X du module d’éclairage 1. Les logements 21 et 22 communiquent ici et permettent d’introduire une batterie sur la majeure partie de la longueur du boîtier 2. Le module 1 comporte ici en outre les capuchons 31 et 32 destinés à assurer la fermeture des logements 21 et 22 respectivement. Les capuchons 31 et 32 comportent ici des filetages intérieurs coopérant avec des filetages ménagés à l’extérieur du boîtier 2. Les capuchons 31 et 32 coopèrent avantageusement avec le boîtier 2 pour obturer les logements 21 et 22 de façon étanche. Les logements 21 et 22 sont par exemple conçus pour recevoir une ou plusieurs batteries Lithium-ion au format du standard 18650. Des contacts sont aménagés de façon connue en soit dans les logements 21 et 22 et au niveau des capuchons 31 et 32, afin d’appliquer le potentiel des batteries sur une interface de connexion 61 du circuit d’alimentation électrique 6 (illustré schématiquement à la ). Le commutateur 5 est ici ménagé au niveau du capuchon 32. Le commutateur 5 permet avantageusement d’allumer/éteindre la source lumineuse 4 ou de changer de mode de fonctionnement comme détaillé par la suite. Le commutateur 5 est ici pivotant et est interfacé avec le circuit d’alimentation électrique 6. Le boîtier 2 comporte ici une excroissance 23. L’excroissance 23 est ménagée en saillie selon la direction longitudinale Z par rapport aux logements 21 et 22. L’excroissance 23 permet de loger le circuit d’alimentation électrique 6. La source lumineuse 4 est ici fixée dans l’extrémité avant de l’excroissance 23. Le boîtier 2 peut comporter des arceaux (non illustrés) pour sa solidarisation à une sangle frontale, de façon connue en soi pour former la lampe frontale. La est une représentation schématique du circuit d’alimentation 6 selon un mode de réalisation de l’invention. Le circuit d’alimentation 6 comporte une interface d’alimentation 62 de la source lumineuse, l’interface de connexion 61, un accéléromètre 65, un circuit de contrôle 63 et un circuit de traitement 64. L’interface de connexion 61 est destinée à être connectée aux bornes d’une batterie électrique non illustrée. Le circuit de contrôle 63 est configuré pour appliquer différents niveaux de puissance électrique sur l’interface d’alimentation 62, pour permettre de moduler l’éclairage par la source lumineuse 4. Le circuit de traitement 64 est connecté à l’accéléromètre 65. Le circuit de traitement 64 est configuré pour déterminer l’amplitude d’une accélération du module d’éclairage 1. Le circuit de traitement 64 est également configuré pour fournir une consigne de niveau de puissance électrique au circuit de contrôle 63 en fonction de l’accélération déterminée. Le circuit de traitement 64 est plus particulièrement configuré pour déterminer l’amplitude transversale et l’amplitude verticale d’une accélération du module d’éclairage 1 mesurée par l’accéléromètre 65 et configuré pour, dans un premier mode de fonctionnement (typiquement un mode vélo) : -a)déterminer une première consigne de niveau de puissance électrique en fonction de l'amplitude de l'accélération verticale déterminée ; b)-si l'amplitude de l'accélération verticale déterminée est supérieure à un premier seuil, appliquer sur le circuit de contrôle (63) une deuxième consigne de niveau de puissance électrique supérieure à la première consigne ; c) répéter les étapes a) et b) après une durée prédéterminée. Avec une telle configuration, l’accélération verticale est tout d’abord prise en compte pour vérifier si le terrain est accidenté, puis l’accélération transversale est prise en compte pour déterminer si l’utilisateur se trouve dans un virage significatif. Le niveau de puissance électrique est ainsi accru si un virage significatif est identifié. L’utilisateur disposera ainsi d’une meilleure visibilité dans une zone réclamant davantage d’attention. Les accélérations en virage en vélo étant en pratique moins importantes que lors de la pratique de la course à pied pour une même accélération verticale, un tel fonctionnement permet de détecter finement la présence d’un virage. Le niveau de puissance correspondant à la deuxième consigne pourra être maintenue pendant la durée prédéterminée, par exemple de 3 secondes. Afin de prendre en compte rapidement l’apparition d’une zone accidentée, la détermination de la première consigne de niveau de puissance en fonction de l’accélération verticale peut avantageusement être réalisée à des instants intermédiaires pendant la durée prédéterminée. Si le niveau déterminé pour la première consigne de niveau de puissance baisse ou reste inchangé à un instant intermédiaire, le niveau de puissance électrique appliqué reste malgré tout inchangé pendant le durée prédéterminée. Si par contre le niveau déterminé pour la première consigne de niveau de puissance augmente du fait d’un accroissement de l’accélération verticale, la deuxième consigne de niveau de puissance augmente et le niveau de puissance électrique appliqué augmente. On dispose alors de deux échelles de temps différentes : la durée prédéterminée garantissant le maintien d’une puissance électrique importante avant de réduire cette puissance et améliorer l’autonomie, une durée plus réduite pour mettre à jour le niveau de puissance vers un niveau supérieur (gestion rapide de l’apparition d’un terrain accidenté ou tournant). En maintenant une intensité lumineuse supérieure pendant un certain temps à la sortie d’une zone accidentée, l’utilisateur pourra ainsi disposer immédiatement de cette intensité lumineuse sans devoir attendre la détection d’une nouvelle accélération verticale élevée. Le circuit de traitement 64 présente avantageusement un certain nombre de niveaux de puissance différents, par exemple avec une échelle d’au moins 5 niveaux de puissance croissants. Lors de l’étape a), la première consigne est déterminée dans un de ces niveaux de puissance en fonction de l’accélération verticale déterminée. Avantageusement, la deuxième consigne de niveau de puissance est déterminée par augmentation d’au moins 2 niveaux de puissance par rapport à la première consigne de niveau de puissance déterminée. Le seuil de déclenchement du passage de la première consigne vers la deuxième consigne de niveau de puissance peut par exemple être compris entre 0,15 et 0,4g. Un exemple de mise en œuvre est illustré par le diagramme de la . On illustre l’accélération verticale en ordonnée et l’accélération transversale en abscisse. Le seuil S11 correspond à un seuil d’accélération transversale. Les seuils S21, S22, S23, S24 correspondent à des seuils d’accélération verticale. Le seuil S21 définit la limite entre des premier et deuxième niveaux de puissance électrique, le seuil S22 définit la limite entre des deuxième et troisième niveaux de puissance électrique, le seuil S23 définit la limite entre des troisième et quatrième niveaux de puissance électrique, et le seuil S24 définit la limite entre des quatrième et cinquième niveaux de puissance électrique. Les premier à cinquième niveaux de puissance électriques sont des niveaux de puissance électriques croissants sur une échelle. . On détermine tout d’abord une première consigne de niveau de puissance électrique en fonction de l’accélération verticale déterminée. Dans l’exemple, l’accélération verticale est comprise entre les seuils S21 et S22 et détermine ainsi une première consigne ayant le deuxième niveau de puissance. On détermine alors que l’accélération transversale déterminée est supérieure au seuil S11. En partant de la première consigne, on augmente le niveau de puissance de deux niveaux, de sorte que la deuxième consigne atteint le quatrième niveau de puissance. Lors d’un cycle suivant, si l’accélération verticale conduit à déterminer un premier niveau de consigne plus bas, le deuxième niveau de consigne est également rabaissé. De façon similaire, si lors de ce cycle suivant, l’accélération transversale a baissé, on peut rabaisser le deuxième niveau de consigne. Le suivi après une durée prédéterminée des accélérations transversale et verticale permet ainsi de réduire la consommation électrique lorsque le terrain s’avère moins accidenté ou moins tournant. Le changement de puissance d’alimentation étant induit automatiquement par les mesures de l’accéléromètre 65, l’utilisateur n’a pas besoin d’agir sur sa lampe frontale pour bénéficier d’un mode de fonctionnement optimal lors de la pratique du vélo. Le circuit de traitement 64 peut également être configuré pour calculer une vitesse de déplacement à partir des mesures de l’accéléromètre 65, par exemple par intégration. La vitesse calculée peut alors être comparée à un seuil respectif pour changer de consigne de niveau de puissance électrique sur le circuit de contrôle 63. La vitesse peut notamment être prise en compte dans l’étape a) pour déterminer la première consigne de niveau de puissance. Pour éviter de prendre en compte le caractère cyclique de certaines accélérations liées à la pratique du vélo, le circuit de traitement 64 est avantageusement configuré pour déterminer la moyenne de l’accélération verticale instantanée et la moyenne de l’accélération transversale instantanée sur une durée de 1 seconde. Le circuit de traitement 64 peut inclure un microprocesseur mettant en œuvre des instructions d’un logiciel approprié. La source lumineuse 4 est avantageusement de type LED, afin de pouvoir présenter une consommation réduite et éventuellement une émission lumineuse avec différentes couleurs. On peut par exemple prévoir les modes de fonctionnement suivant : une puissance d’alimentation de la source lumineuse 4 avec un niveau de puissance électrique haute d’au moins 240mW, afin de disposer d’une bonne luminosité sur parcours accidenté. On peut également prévoir une puissance d’alimentation de la source lumineuse 4 avec un niveau de puissance électrique basse d’au plus 135mW, afin d’augmenter l’autonomie de la batterie. Au moyen du commutateur 5, le circuit d’alimentation électrique 6 peut avantageusement commuter entre différents modes de fonctionnement : -un mode de fonctionnement standard, dans lequel l’utilisateur choisit lui-même différents niveaux de luminosité prédéfinis ; -un mode de fonctionnement intelligent vélo, dans lequel le module 1 se base sur l’accéléromètre 65 pour moduler la luminosité ; -un mode de fonctionnement intelligent course à pieds, dans lequel le module 1 se base sur l’accéléromètre 65 pour moduler la luminosité ; -un mode dit éclairage rouge, pour voir de nuit avec une faible luminosité et avec une gêne réduite pour l’entourage proche ; -un mode clignotant, permettant d’être mieux repéré la nuit, par exemple en clignotant avec une lumière rouge ou avec une lumière blanche ; -un mode économie d’énergie dans lequel la source lumineuse 4 est allumée avec une puissance électrique minimale pour accroître l’autonomie ; -un mode SOS, avec l’émission du signal lumineux SOS en morse, éventuellement avec une luminosité maximum, pour pouvoir être repéré en cas de problème important. Les différents modes de fonctionnement peuvent être identifiés au moyen des pictogrammes 24, ménagés sur le corps 2 à la . Le circuit de traitement 64 peut présenter des fonctionnalités comme : -une indication d’un niveau de batterie faible, par clignotement de la source lumineuse 4 en rouge. Un clignotement rouge sera favorisé à l’arrêt ou à faible vitesse, par exemple lorsque la charge résiduelle de la batterie est inférieure à 25%. On pourra envisager un test d’autonomie restante réalisé lorsque la lampe est éteinte. Un nombre de clignotements pourra indiquer différents paliers d’autonomie : 1 flash pour 25% restants, 2 flashs pour 50% restants, 3 flashs pour 75% restants ; -une indication d’un niveau de batterie faible lorsque la source lumineuse 4 est en cours d’utilisation, par un clignotement rapide de la source lumineuse 4 en blanc. Un tel clignotement rapide (par exemple une série de 3 flashs) sera favorisé à vitesse élevée, afin de ne pas réduire la visibilité dans des zones potentiellement accidentées, par exemple lorsque la charge résiduelle de la batterie est inférieure à 10% ; -une extinction automatique de la source lumineuse 4 en cas de batterie trop faible afin d’éviter d’endommager la batterie ; -une baisse de luminosité en cas de surchauffe de la source lumineuse 4, ou une extinction totale de la source lumineuse 4 en cas de surchauffe plus importante ; -une extinction de la source lumineuse 4 en cas d’appui prolongé sur le commutateur 5 : cela permet d’éviter que la batterie ne se vide dans le cas où l’appui prolongé soit lié à un contact non souhaité, par exemple lorsque le module 1 est placé au fond d'un sac. Le mode SOS peut être rendu accessible en toute circonstance, même en cas de batterie très déchargée : la sécurité de la batterie est alors désactivée. Le mode SOS est ainsi considéré comme prioritaire par rapport au risque d’endommager la batterie par une décharge trop profonde. Le mode intelligent course-à-pieds peut correspondre à un deuxième mode de fonctionnement et peut gérer différemment les seuils d’augmentation de niveaux de puissance. Dans ce mode course à pieds, le module de traitement 64 peut : d) déterminer et appliquer une troisième consigne de niveau de puissance électrique en fonction de l’amplitude de l’accélération verticale déterminée ; e) répéter l’étape d) après une durée prédéterminée. -La source lumineuse 4 peut avantageusement se décomposer en un ou plusieurs éléments lumineux dont le faisceau est focalisé selon la direction longitudinale, et un ou plusieurs éléments lumineux dont le faisceau est davantage orienté avec une inclinaison par rapport à la direction longitudinale. Ces différents éléments lumineux peuvent être alimentés indépendamment, afin de modifier le type d’éclairage en fonction des accélérations déterminées. La directivité d’un élément lumineux pourra être définie par un angle par rapport à la direction longitudinale, au-delà duquel la luminosité présente un ordre de grandeur réduit. Module d’éclairage (1) pour lampe frontale, caractérisé en ce qu’il comprend : -une source lumineuse (4) ; -un circuit d’alimentation électrique (6) de la source lumineuse, incluant : une interface d’alimentation (62) de la source lumineuse, une interface de connexion (61) d’une batterie électrique, un accéléromètre (65), un circuit de contrôle (63) configuré pour appliquer différents niveaux de puissance électrique sur l’interface d’alimentation (62), un circuit de traitement (64) connecté à l’accéléromètre (65), le circuit de traitement (64) étant configuré pour déterminer l’amplitude transversale et l’amplitude verticale d’une accélération du module d’éclairage (1) mesurée par l’accéléromètre (65) et configuré pour, dans un premier mode de fonctionnement : -a) déterminer une première consigne de niveau de puissance électrique en fonction de l’amplitude de l’accélération verticale déterminée ; b)-si l’amplitude de l’accélération transversale déterminée est supérieure à un premier seuil, appliquer sur le circuit de contrôle (63) une deuxième consigne de niveau de puissance électrique supérieure à la première consigne ; c) répéter les étapes a) et b) après une durée prédéterminée. Module d’éclairage (1) pour lampe frontale selon la revendication 1, dans lequel la première consigne de niveau de puissance électrique est déterminée par le module de traitement (64) sur une échelle d’au moins 5 niveaux de puissance croissants, la deuxième consigne de niveau de puissance étant déterminée par augmentation de 2 niveaux de puissance de la première consigne de niveau de puissance. Module d’éclairage (1) pour lampe frontale selon la revendication 1, dans lequel ledit premier seuil est compris entre 0,15 et 0,4 g. Module d’éclairage (1) pour lampe frontale selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ladite durée prédéterminée est au moins égale à 3 secondes. Module d’éclairage (1) pour lampe frontale selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le circuit de traitement (64) est configuré pour déterminer l’amplitude longitudinale de l’accélération du module d’éclairage (1) mesurée par l’accéléromètre et configuré pour déterminer la vitesse du module d’éclairage (1) par intégration de l’amplitude longitudinale mesurée, le circuit de traitement (4) étant configuré pour déterminer la première consigne de niveau de puissance également en fonction de l’amplitude longitudinale mesurée. Module d’éclairage (1) pour lampe frontale selon l'une quelconque des revendications précédentes, le module de traitement (64) étant configuré pour, dans un deuxième mode de fonctionnement : -d) appliquer une troisième consigne de niveau de puissance électrique en fonction de l’amplitude de l’accélération verticale déterminée ; -e) répéter l’étape d) après une durée prédéterminée ; -le module comprenant en outre un commutateur permettant de commuter sélectivement entre les premier et deuxième modes de fonctionnement. Lampe frontale comportant un module d’éclairage (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes. Lampe frontale selon la revendication 7, comprenant une sangle frontale solidaire du module d’éclairage (1) ou un élément de fixation de type velours-crochets.