FR3048070A1 - Dispositif d'eclairage - Google Patents

Abstract

Un dispositif d'éclairage comporte des moyens de connexion (3), pour se connecter à une source d'alimentation électrique et recevoir une tension d'alimentation (Ua), et une source lumineuse (5) pour fournir de la lumière. Il comporte en outre des moyens d'adaptation (6) pour recevoir la tension d'alimentation (Ua) et fournir un courant calibré (Ic) sensiblement constant à la source lumineuse (5), les moyens d'adaptation (6) comportant un redresseur (61) pour recevoir la tension d'alimentation (Ua) et fournir une tension redressée (Ur) à un filtre (62), lequel filtre (62) fournit une tension filtrée (If) à un circuit à découpage (63) pour fournir le courant calibré (Ic) à la source lumineuse (5), le circuit à découpage (63) comportant une régulation pour fournir le courant calibré (Ic) à une intensité selon une consigne prédéterminée. Le dispositif d'éclairage peut ainsi recevoir une grande variété de sources d'alimentation électrique.

Description

DOMAINE TECHNIQUE L’invention concerne un dispositif d’éclairage portatif, utilisable notamment sur un chantier extérieur et alimenté par une machine de chantier.

ART ANTÉRIEUR

Certains travaux de chantier doivent être conduits de nuit pour des contraintes d’exploitation. C’est notamment le cas pour les interventions sur les infrastructures routières ou ferroviaires lorsque les travaux demandent l’interruption complète du trafic. Ces interventions sont programmées la nuit afin de minimiser l’impact de l’interruption de trafic.

On connaît déjà des moyens portables d’éclairage qui peuvent être fixés sur des structures métalliques et qui comportent un bloc d’alimentation sur batterie. Le document W02015007976 (Al) montre un exemple de dispositif d’éclairage comportant un bloc d’alimentation et une réglette à diodes électroluminescentes connectée au bloc d’alimentation par un câble. Bien que donnant satisfaction, ces dispositifs nécessitent d’être rechargés quotidiennement, ce qui constitue une contrainte.

Ces travaux comprennent par exemple le remplacement de rails dans le domaine ferroviaire. Il est courant d’utiliser des machines de vissage et dévissage de tire-fond qui servent à la fixation des rails. De telles machines interviennent sur des secteurs non alimentés en courant électrique et disposent ainsi d’un moteur thermique pour disposer d’une source d’énergie. Un tel moteur est également équipé d’une génératrice électrique. Il a déjà été tenté d’utiliser cette source électrique pour alimenter des dispositifs d’éclairage, mais la tension d’alimentation d’une telle génératrice présente des pics de tension qui peuvent être dommageables pour le dispositif d’éclairage. De plus, la tension est très variable, selon le régime moteur, par exemple entre 15V et 60V en tension efficace, mais avec des pics de tensions atteignant 90V en bas régime jusqu’à 120V à plein régime, et les dispositifs résistants aux pics de tension ne fournissent qu’un éclairage trop faible lorsque la tension est faible.

Une machine de vissage/dévissage intervient sur une zone parfaitement identifiée, en regard des outils tournants. Cette zone a besoin d’être bien éclairée et est directement liée à la machine. Mais les alentours ont également besoin d’être éclairés pour permettre l’intervention des opérateurs.

EXPOSÉ DE L’INVENTION C’est donc un objectif de l’invention de fournir des moyens d’éclairage pour des interventions sur chantier qui puissent exploiter une source d’alimentation électrique à tension variable.

Avec ces objectifs en vue, l’invention a pour objet un dispositif d’éclairage comportant des moyens de connexion, pour se connecter à une source d’alimentation électrique et recevoir une tension d’alimentation, et une source lumineuse pour fournir de la lumière, caractérisé en ce qu’il comporte en outre des moyens d’adaptation pour recevoir la tension d’alimentation et fournir un courant calibré sensiblement constant à la source lumineuse, les moyens d’adaptation comportant un redresseur pour recevoir la tension d’alimentation et fournir une tension redressée à un filtre, lequel filtre fournit une tension filtrée à un circuit à découpage pour fournir le courant calibré à la source lumineuse, le circuit à découpage comportant une régulation pour fournir le courant calibré à une intensité selon une consigne prédéterminée.

Grâce à l’invention, le dispositif d’éclairage est en mesure d’accepter une alimentation avec une tension très variable, continue ou alternative, tout en délivrant un éclairage d’un niveau constant. Le redresseur, par exemple un pont de diodes, peut être calibré en fonction de la tension maximale délivrée par une génératrice à laquelle le dispositif est destiné à être connecté. Ainsi le dispositif supporte la plage de tension variable sans subir de dégâts. Le filtre permet de fournir une tension sensiblement constante proche de la tension efficace de la tension redressée. Le filtre est par exemple un filtre passe-bas passif. Le circuit à découpage permet ensuite d’adapter l’alimentation vers la source lumineuse pour y fournir un courant constant indépendamment des variations que peut subir le système.

Selon une disposition constructive, le circuit à découpage est un convertisseur Buck. Le niveau de tension requis par la source lumineuse n’est pas très élevé, en particulier dans le cas de diodes électroluminescentes. Le convertisseur Buck abaisse la tension entre l’entrée et la sortie par un moyen simple. Il connecte de manière cyclique la source lumineuse à l’alimentation. Par l’intermédiaire d’une inductance, la source lumineuse est traversée par un courant sensiblement constant. Ce courant est maintenu au niveau de la consigne en agissant sur le rapport cyclique du découpage.

Selon une disposition constructive, le filtre est un circuit LC monté en filtre passe-bas. Ce filtre est passif et ne nécessite pas de composants actifs.

Selon un perfectionnement, la source lumineuse comporte au moins une diode électroluminescente. Une telle diode électroluminescente fournit un éclairage déterminé lorsqu’elle est alimentée par un courant déterminé. De plus, elle assure un rendement lumineux particulièrement efficace. On peut associer plusieurs diodes électroluminescentes afin d’atteindre le niveau d’éclairage souhaité. Elles peuvent être connectées en série si elles acceptent la même intensité de courant.

Selon un perfectionnement, la source lumineuse comporte au moins deux diodes électroluminescentes, le dispositif comportant pour au moins l’une des diodes électroluminescentes une lentille pour ajuster un faisceau lumineux en provenance de ladite diode électroluminescente. Ainsi, il est possible de générer un faisceau qui globalement privilégie l’éclairage de certaines zones, tout en maintenant un éclairage des zones non privilégiées. La lentille permet par exemple de concentrer l’éclairage de l’une des diodes sur une zone à privilégier, tandis qu’une autre diode éclaire une zone plus large.

Selon une disposition avantageuse, les moyens d’adaptation et la source lumineuse sont montés sur une même carte de circuit imprimé. Les moyens d’adaptation sont ainsi au plus près de la source lumineuse et leur implantation peut être optimisée par l’adaptation à la source lumineuse et la proximité de celle-ci. Le montage s’en trouve également simplifié du fait qu’une seule carte est à manipuler et à fixer.

Selon une disposition constructive, la carte est logée dans un tube transparent. On assure ainsi sa protection mécanique et électrique, tout en permettant la diffusion lumineuse. Le tube peut être d’une section avec des ondulations, de manière à former des saignées et des côtes parallèles qui opèrent une diffusion de la lumière. La section peut également être prévue avec des rainures pour former une glissière qui reçoit les bords de la carte et la positionne dans la section du tube.

Selon un perfectionnement, le tube est monté pivotant sur deux supports selon l’axe du tube. Lorsque les supports sont fixés, il reste possible d’orienter le tube selon son axe et ainsi d’orienter la direction de la lumière fournie par la source lumineuse. D’une manière avantageuse, les supports comportent une surface aimantée. Ils peuvent ainsi être placés rapidement et de manière amovible sur la surface d’une pièce en matière ferromagnétique telle qu’une pièce en acier, couramment utilisé dans les machines de travaux ferroviaires.

Selon une disposition particulière, les surfaces aimantées sont parallèles à l’axe du tube. Le tube peut ainsi être installé parallèlement à la surface qui reçoit le dispositif.

DESCRIPTION DES FIGURES

Les avantages et l’invention et d’autres objets de l’invention apparaîtront dans la description détaillée qui suit, en lien avec les dessins qui l’accompagnent et parmi lesquels : • la figure 1 est une vue de face d’un dispositif selon l’invention ; • la figure 2 est une vue de côté du dispositif de la figure 1 ; • la figure 3 est un diagramme d’une tension délivrée par une génératrice alimentant le dispositif ; • la figure 4 est un schéma fonctionnel de la partie électronique du dispositif • la figure 5 est un schéma électronique d’une partie du circuit.

DESCRIPTION DÉTAILLÉE

Un dispositif d’éclairage conforme à un mode de réalisation de l’invention est montré sur les figures 1 et 2. Le dispositif comporte un tube 1 transparent monté pivotant sur deux supports 2 selon l’axe du tube 1. Une carte 4 de circuit imprimé est logée dans le tube 1 et s’étend sensiblement sur toute la longueur du tube 1. Chaque support 2 comporte une surface aimantée 20 qui s’étend parallèlement à l’axe du tube 1. Les surfaces aimantées 20 se prolongent par un plat 21 orienté l’un vers l’autre. L’un des supports 2 comporte un presse-étoupe 22 par lequel passe un câble 30 électrique pour former des moyens de connexion 3. Le câble 30 est connecté d’une part à la carte 4 électronique et d’autre part à un connecteur, non représenté destiné à être branché sur une génératrice électrique formant une source d’alimentation électrique.

La carte 4 de circuit imprimé comporte une source lumineuse 5 pour fournir de la lumière. La source lumineuse 5 est en l’occurrence formée de quatre diodes électroluminescentes 51, 52. Deux des diodes électroluminescentes 51 sont surmontées d’une lentille 511 permettant de focaliser le faisceau lumineux généré par les diodes 51, tandis que les deux autres diodes électroluminescentes 52 sont libres. Cette disposition permet de créer une zone d’éclairage privilégiée, dans le faisceau focalisé, tout en maintenant un éclairage sur une large zone grâce aux faisceaux des diodes non focalisées. Si les diodes généraient un faisceau focalisé, la lentille pourrait être du type divergent afin de générer un faisceau large.

Le dispositif d’éclairage comporte des moyens d’adaptation 6 montés sur la carte 4 électronique pour recevoir une tension et un courant d’alimentation la électrique par le câble 30 et fournir un courant calibré le sensiblement constant à la source lumineuse 5. Comme le montre la figure 4, les moyens d’adaptation 6 comportent un redresseur 61 pour recevoir la tension d’alimentation Ua et fournir une tension redressée Ur à un filtre 62. Le filtre 62 fournit une tension filtrée Uf à un circuit à découpage 63 pour fournir le courant calibré Je à la source lumineuse 5, comme le montre la figure 5. Ainsi, on obtient une tension continue à partir de la tension de la génératrice qui était alternative et possédant des pics de tensions. Cette tension constante est utilisée par le circuit à découpage 63 qui va le convertir en un courant pour la source lumineuse. Ce courant est calibré grâce à une consigne.

Le circuit à découpage 63 comporte à partir de la branche positive 623 issue du filtre 62 un pôle négatif d’une diode 632, un pôle d’un condensateur 633 et une connexion vers la série de diodes électroluminescentes 5. Le deuxième pôle du condensateur 633 reçoit la deuxième connexion de la série des diodes électroluminescentes 5. Une inductance 634 est connectée d’une part à ce deuxième pôle et d’autre part au pôle positif de la diode 632 ainsi qu’au drain d’un transistor 635. La source du transistor 635 est reliée à la branche négative 610 du redresseur par l’intermédiaire d’une résistance de mesure 631. La grille du transistor 635 est sollicitée par une régulation 630 pour que le circuit à découpage 63 fournisse le courant calibré le à une intensité selon une consigne prédéterminée. Le circuit à découpage 63 ainsi décrit est un convertisseur Buck. Mais un convertisseur Buck-Boost pourrait convenir si le niveau de tension fourni était faible afin de pouvoir fournir un courant calibré, même si la tension est variable au-dessus et en-dessus de la tension nominale de la source lumineuse.. Les quatre diodes électroluminescentes 51, 52 sont montées par exemple en série et reçoivent donc le même courant régulé. La régulation 630 reçoit une tension Ur aux bornes de la résistance 631.

En fonctionnement, la régulation 630 pilote le transistor 635 d’un état passant à un état bloquant. Lorsque le transistor 635 est passant, la diode 632 est bloquée et le courant le s’établit et traverse l’inductance 634 en s’écoulant à travers le transistor 635 puis la résistance 631. La tension Ur est croissante pendant cette phase où le transistor 632 est passant. La régulation 630 bloque le transistor 635 lorsque cette tension dépasse un seuil prédéterminé, c’est-à-dire lorsque le courant le a atteint un seuil prédéterminé. La régulation 630 commande alors l’état bloquant du transistor 635. L’inductance 634 restitue de l’énergie qu’elle a accumulée en fournissant un courant qui passe par la diode 632 devenue passante et par les diodes électroluminescentes 5. Cet état est maintenu pendant une durée prédéterminée avant de commander à nouveau le transistor 635 à l’état passant. Ainsi, le courant le est maintenu sensiblement constant par le fait que la régulation agit sur le rapport cyclique du circuit à découpage 63, c’est-à-dire sur le rapport entre la durée de l’état passant et la période.

Le filtre 62 est par exemple un circuit LC avec une inductance 621 en série avec la branche positive de l’alimentation redressée et un condensateur 622 entre l’inductance 621 et la branche négative 610.

La figure 3 montre un diagramme temporel de la tension U fournie par une génératrice d’une machine de vissage et dévissage de tire-fond pour la maintenance de voies ferrées. On constate que la forme du signal, bien que périodique, est très éloignée d’une sinusoïde et présente des pics de tension importants, en comparaison de la tension efficace. La tension mesurée de crête à crête varie de 50 à 115 V pour une tension efficace mesurée de 15 à 25V, en fonction du régime du moteur, avec une fréquence variant de 50 à 150 Hz. Après filtrage, on obtient une tension continue de 10 V à faible régime et de 60 V à plein régime. Le convertisseur est apte à fournir un courant calibré le selon une consigne de 250 mA aux diodes électroluminescentes 51, 52 sur la plage de tension d’alimentation de 15 à 115 V.

De manière optionnelle, en fonction de la classe de protection électrique souhaitée, le circuit peut comporter un fusible 60 en amont du redresseur 61.

Le dispositif d’éclairage peut également être alimenté en courant continu, sur une plage de tension de 10 à 60 V, et quel que soit le sens de branchement.

Claims (10)

1. Revendications

   1. Dispositif d’éclairage comportant des moyens de connexion (3), pour se connecter à une source d’alimentation électrique et recevoir une tension d’alimentation (Ua), et une source lumineuse (5) pour fournir de la lumière, caractérisé en ce qu’il comporte en outre des moyens d’adaptation (6) pour recevoir la tension d’alimentation (Ua) et fournir un courant calibré (Je) sensiblement constant à la source lumineuse (5), les moyens d’adaptation (6) comportant un redresseur (61) pour recevoir la tension d’alimentation (Ua) et fournir une tension redressée (Ir) à un filtre (62), lequel filtre (62) fournissant une tension filtrée (Uf) à un circuit à découpage (63) pour fournir le courant calibré (Je) à la source lumineuse (5), le circuit à découpage (63) comportant une régulation pour fournir le courant calibré (Je) à une intensité selon une consigne prédéterminée.
2. 2. Dispositif selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le circuit à découpage (63) est un convertisseur Buck.
3. 3. Dispositif selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le filtre (62) est un circuit LC.
4. 4. Dispositif d’éclairage selon la revendication 1, dans lequel la source lumineuse (5) comporte au moins une diode électroluminescente (51, 52).
5. 5. Dispositif selon la revendication 4, dans lequel la source lumineuse (5) comporte au moins deux diodes électroluminescentes (51, 52), le dispositif comportant pour au moins l’une des diodes électroluminescentes (51) une lentille (511) pour ajuster un faisceau lumineux en provenance de ladite diode électroluminescente (51).
6. 6. Dispositif selon l’une des revendications précédentes, dans lequel les moyens d’adaptation (6) et la source lumineuse (5) sont montés sur une même carte (4) de circuit imprimé.
7. 7. Dispositif selon la revendication 6, dans lequel la carte (4) est logée dans un tube (1) transparent.
8. 8. Dispositif selon la revendication 7, dans lequel le tube (1) est monté pivotant sur deux supports (2) selon l’axe du tube (1).
9. 9. Dispositif selon la revendication 8, dans lequel les supports (2) comportent une surface aimantée (20).
10. 10. Dispositif selon la revendication 9, dans lequel les surfaces aimantées (20) sont parallèles à l’axe du tube (1).