ARRIERE PLAN DE L'INVENTION

Actuellement, l'espace public extérieur (espaces urbains, infrastructures routières,...) et les grandes infrastructures industrielles ou commerciales (telles que les sites de production ou les centres commerciaux) sont équipés de systèmes d'éclairage extérieur à lampes à incandescence de type E40. Ces lampes fournissent un éclairage important, de l'ordre de 30000 à 38000 lumens, mais ont une consommation électrique et un coût d'entretien très élevés. A titre d'exemple, lorsqu'un hypermarché est équipé de 150 ampoules E40 d'une puissance électrique de 400 Watts, sa consommation électrique annuelle est d'environ 150 MWh. De plus, les lampes à incandescence ont une ampoule de verre relativement fragile et leur filament a une durée de vie de 12 000 heures environ. La casse et cette durée de vie relativement courte rendent nécessaires des changements de lampes relativement fréquents, ce qui occasionne des frais d'entretien lourds à supporter pour les collectivités ou entreprises.

Depuis plusieurs années, pour l'éclairage domestique, les lampes à incandescence ont été remplacées par des lampes fluocompactes dites basse consommation puis par des lampes à diodes électroluminescentes (couramment appelées LED) . Ces différentes lampes ont permis d'importantes économies d'énergie.

Cependant, concernant les lampes E40 destinées à l'éclairage public extérieur, les essais menés pour remplacer les lampes à incandescence par ces nouvelles lampes n'ont pas été satisfaisants. En effet, bien que la consommation électrique soit beaucoup plus basse, ces nouvelles lampes diffusent une luminosité très inférieure aux lampes à incandescence. Par exemple, il existe sur le marché une lampe E40 à diodes électroluminescentes SMD qui consomme 17 Watts et produit une luminosité d'environ 2500 lumens, soit plus de 10 fois moins que les lampes à incandescence, très insuffisante pour un éclairage public extérieur. Il a été envisagé d'augmenter la luminosité produite par les lampes à diodes électroluminescentes mais l'augmentation de la luminosité s'accompagne d'une élévation importante de la température au niveau des diodes qui risque de conduire à une défaillance de la lampe ou tout au moins à une limitation de sa durée de vie. Ainsi, à l'heure actuelle, la quasi-totalité des lampes destinées à l'éclairage public sont encore à incandescence .

OBJET DE L'INVENTION

II serait donc intéressant de pouvoir disposer de lampes de type E40 ayant une consommation électrique inférieure et une luminosité équivalente à celles des lampes à incandescence d'éclairage urbain, avec une durée de vie relativement importante tout en permettant une maintenance facilitée.

RESUME DE L'INVENTION

A cet effet, on prévoit, selon l'invention, une lampe comprenant un culot de type E40 et des diodes électroluminescentes placées sur un support et reliées au culot par un circuit électriquement conducteur. Le support et les diodes électroluminescentes sont logés dans une enceinte étanche formée au moins partiellement par une ampoule. Le support des diodes électroluminescentes comprend un radiateur tubulaire aux extrémités duquel sont ménagées des ouvertures d'aération autorisant une circulation d'air extérieur dans le radiateur. L'ampoule est constituée d'un matériau synthétique transparent ou translucide et est partiellement remplie d'un liquide, transparent ou translucide, dans lequel baignent les diodes électroluminescentes .

Les diodes électroluminescentes sont ainsi refroidies, d'une part, par un échange thermique par conduction avec le radiateur échangeant lui-même des calories par convection avec l'air qui y circule et, d'autre part, par un échange thermique par convection avec le liquide.

De préférence, le radiateur est pourvu intérieurement d'ailettes longitudinales en saillie.

Ceci permet d'augmenter la surface d'échange du radiateur avec l'air circulant à l'intérieur du radiateur .

Dans un mode privilégié de réalisation de l'invention, le radiateur de la lampe est en plus muni d'un dispositif de ventilation forcée, comprenant avantageusement au moins un ventilateur monté à l'au moins une des extrémités du radiateur et, de préférence, à chacune de ses extrémités, c'est-à-dire d'une part entre le culot et le radiateur et d' autre part à l'extrémité du radiateur opposée au culot.

Ce dispositif de ventilation a pour objet de renforcer la circulation d'air et d'améliorer ainsi le refroidissement .

Dans une variante de l'invention, la lampe peut être munie d'une sonde thermique, qui pourra être logée à l'intérieur du support des diodes électroluminescentes et reliée à une unité de commande du dispositif de ventilation .

De manière préférentielle, les diodes électroluminescentes sont positionnées à intervalle régulier sur chaque face longitudinale du support qui est en forme de prisme régulier à section polygonale.

Le liquide dans lequel baignent les diodes électroluminescentes de la lampe objet de l'invention est préférentiellement une huile de synthèse, transparente, thermiquement inerte et électriquement isolante.

La lampe sera de manière préférée en polycarbonate transparent.

Dans une variante de l'invention, la lampe est munie d'un transformateur qui pourra être à l'extérieur de la lampe ou pourra être intégré dans le support des diodes électroluminescentes.

L' invention concerne en outre un dispositif d'éclairage extérieur public, comprenant une structure porteuse comportant un pied agencé pour permettre sa fixation au sol et une tête pourvue d'une telle lampe. Le dispositif comporte un transformateur, disposé dans la structure porteuse au voisinage du pied, reliant la lampe à une source extérieure d'électricité.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description détaillée qui suit, d'un mode de mise en œuvre particulier non limitatif de l'invention.

BREVE DESCRIPTION DES FIGURES

La description détaillée fera référence aux dessins annexés parmi lesquels :

- la figure 1 est une vue schématique, en coupe longitudinale, d'une lampe selon l'invention ;

- la figure 2 est une vue schématique en perspective et en coupe de l'extrémité du support dans laquelle se loge le dispositif de ventilation ;

- la figure 3 est une vue schématique d'un dispositif d'éclairage public selon l'invention ;

- la figure 4 est une vue schématique de côté, avec écorché, d'une lampe selon une variante de réalisation de l'invention.

DESCRIPTION DETAILLEE D'UN MODE DE REALISATION DE L' INVENTION

En référence à la figure 1, la lampe conforme à l'invention comprend un culot 1, conforme au standard E40 et connu en lui-même, pourvu de conducteurs électriques (non représentés) formant un circuit d'alimentation électrique d'une source lumineuse. On rappelle que, dans « E40 », la lettre E indique qu'il s'agit d'un culot à vis et le chiffre 40 correspond au diamètre de la vis en millimètres .

La source lumineuse est formée de diodes électroluminescentes 6 réparties sur un support fixé au culot 1, le tout placé dans une enceinte étanche 2 formée par une ampoule transparente 3 et remplie de liquide transparent ou translucide 4. Selon un mode particulier de réalisation de l'invention, la longueur du support est de 200 mm .

Le support comprend un radiateur tubulaire 5 ouvert en ses deux extrémités et pourvu à chacune desdites extrémités d'un embout 10a et 10b dans lequel sont ménagées des ouvertures d'aération 7a et 7b en communication avec l'extérieur.

Le radiateur 5 peut être en différents matériaux thermiquement conducteurs. Dans le mode particulier de réalisation de l'invention ici décrit, le radiateur 5 est en aluminium qui présente une conductivité thermique élevée .

Les embouts 10a et 10b sont emboîtés sur les extrémités du radiateur tubulaire 5 et l'embout 10a est en outre agencé pour permettre la fixation du radiateur sur le culot 1, par exemple par emboîtement du culot 1 dans l'embout 10a. De manière préférée, le radiateur 5 comprend des ailettes longitudinales 5a en saillie vers l'intérieur. Les ailettes augmentent la surface d'échange thermique entre le support et l'air circulant dans celui- ci pour favoriser le refroidissement de l'enceinte.

Les embouts 10a et 10b assurent la fixation de l'ampoule 3 autour du radiateur 5 et l'étanchéité de l'enceinte 2 au moyen de joints annulaires non représentés montés, d'une part, entre l'ampoule 3 et chacun des embouts 10a, 10b et, d'autre part, entre le radiateur 5 et chacun des embouts 10a, 10b.

Dans le mode de réalisation privilégié de l'invention ici décrit, le refroidissement de l'enceinte 2 est réalisé de manière active à l'aide d'au moins un dispositif de ventilation forcée comportant deux ventilateurs 8a, 8b entraînés chacun par un moteur électrique 9a, 9b connecté au circuit d'alimentation électrique. Les moteurs 9a, 9b des ventilateurs 8a, 8b sont fixés chacun dans un logement ménagé au sein du radiateur 5 tel qu'illustré sur la figure 2. De manière préférée, la lampe objet de l'invention comporte un ventilateur à chacune de ses extrémités. Le premier ventilateur 8a est positionné entre le culot 1, et plus précisément l'embout adjacent 10 a, et le radiateur 5, dans un logement ménagé dans l'extrémité dudit radiateur 5. Le second ventilateur 8b est positionné à l'extrémité du radiateur 5 opposée au culot 1, lui aussi dans un logement ménagé dans ladite extrémité. Selon ce mode particulier de réalisation de l'invention, le refroidissement du radiateur 5 est ainsi activé par les deux ventilateurs 8a, 8b. L'homme du métier saura dimensionner, en fonction de la chaleur émise par les diodes électroluminescentes 6 et les autres composants de la lampe, le dispositif de ventilation et déterminer le nombre de ventilateurs nécessaires. Il saura également choisir le ventilateur adapté à la quantité de chaleur à dissiper. La vitesse de rotation des ventilateurs, le dimensionnement et la forme des pales seront déterminés en fonction de la quantité d'air à faire circuler dans le radiateur 5 pour évacuer la chaleur produite mais il sera également tenu compte du bruit engendré par le fonctionnement du ventilateur de manière à maintenir le bruit en question à un niveau suffisamment faible pour ne pas occasionner de gêne pour les piétons qui circuleraient sous un lampadaire équipé d'une lampe selon 1 ' invention .

Les dispositifs de ventilation peuvent être à fonctionnement continu ou non. Leur fonctionnement, s'il n'est pas continu peut être déclenché lorsqu'une certaine température est atteinte. Dans une version améliorée de la lampe de l'invention, la lampe est à cette fin munie d'une sonde thermique reliée à un circuit de commande agencé pour commander la mise en route du moteur des ventilateurs en fonction de la température. Le circuit de commande est incorporé à la lampe. La sonde pourra être placée à l'extérieur de la lampe sur l'ampoule 3, à l'intérieur de l'enceinte dans le liquide transparent ou de manière préférée la sonde thermique 11 sera placée à l'intérieur du radiateur 5.

Le radiateur 5 forme un prisme régulier à section polygonale et les diodes électroluminescentes 6 sont fixées à intervalle régulier sur chacune des faces dudit radiateur 5. Selon un mode de réalisation privilégié, les diodes électroluminescentes 6 sont positionnées à intervalle régulier sur des bandelettes-supports fixées sur les faces du radiateur 5. Ceci simplifie la fixation des diodes électroluminescentes 6.

L'homme du métier saura choisir le type de diodes le plus adapté. En particulier, les diodes SMD référence 3535 Flip-Led peuvent être préférentiellement utilisées. Selon un mode particulier de l'invention, le support comporte 12 faces comprenant chacune 10 diodes électroluminescentes, soit au total 120 diodes électroluminescentes qui permettent un éclairage à 360°. Une lampe de ce type aura une puissance de 150 W et produira une luminosité de 15 000 lumens environ. Selon d'autres modes de réalisation de l'invention, la puissance de la lampe, le nombre de faces du support et le nombre de diodes électroluminescentes peuvent être adaptés à l'utilisation qui sera faite de la lampe. A titre d'exemple, la puissance des lampes selon l'invention pourra être comprise de préférence entre 100 et 400 W pour diffuser entre 10 000 et 40 000 lumens environ. Bien entendu, le nombre de faces du support et le nombre de diodes électroluminescentes seront adaptés en fonction de la puissance et la répartition spatiale de 1 ' éclairement souhaitées ainsi que du type de diodes électroluminescentes utilisées, et éventuellement en fonction de la géométrie du réflecteur du lampadaire que la lampe est destinée à équiper.

Comme précédemment indiqué, le radiateur 5 et les diodes électroluminescentes 6 sont logées dans une enceinte étanche 2 délimitée par une enveloppe ou ampoule 3. L'ampoule 3 est en matériau synthétique transparent ou translucide pour laisser passer tout ou partie du spectre lumineux émis par les diodes électroluminescentes 6. Le matériau utilisé peut avoir une fonction filtrante de certaines longueurs d'ondes afin d'obtenir un éclairage de la couleur souhaitée (par exemple à dominante jaune ou orange, bleu, ou blanc) . A titre d'exemple, l'homme du métier peut utiliser un polycarbonate ou un PVC . Le matériau utilisé a une résistance suffisante à la chaleur. Cette résistance à la chaleur est déterminée en fonction du dispositif de refroidissement qui en limitant 1 ' échauffement des diodes électroluminescentes 6 va limiter également l'élévation de la température de l'ampoule à une valeur que le matériau doit cependant pouvoir supporter. Enfin, le matériau choisi ne se dégrade pas au cours du temps relativement à la durée de vie minimale souhaitée pour la lampe : en particulier, il ne change pas de couleur. Dans un mode de réalisation privilégié, le matériau utilisé est un polycarbonate transparent et stable au cours du temps. Ce matériau a, de plus, la particularité d'avoir une résistance mécanique relativement importante, notamment aux chocs, rendant ainsi la lampe très résistante aux chutes et impacts .

Selon l'invention, l'ampoule 3 est partiellement remplie d'un liquide 4, qui participe au refroidissement des diodes électroluminescentes 6 et de l'enceinte 2. Le liquide utilisé est stable thermiquement dans les plages de températures rencontrées lors du fonctionnement de la lampe et ici n'est pas électriquement conducteur. Il est avantageusement non toxique pour l'homme et l'environnement, en cas de rupture de l'ampoule, et bien entendu, non inflammable. Les diodes électroluminescentes 6 dégageant de la chaleur, le liquide 4 doit posséder un coefficient de dilatation thermique permettant d'avoir une augmentation de pression acceptable par la lampe. De manière préférée, le liquide 4 utilisé est une huile de synthèse transparente, thermiquement inerte et électriquement isolante. Le volume introduit dans l'enceinte 2 doit permettre de baigner l'ensemble des diodes 6 quelle que soit l'orientation de la lampe. La partie de l'ampoule 3 ne contenant pas de liquide 4 contient de l'air qui en se comprimant va absorber l'augmentation de volume née de la dilatation du liquide 4. Dans le présent mode de réalisation, le volume de liquide 4 introduit représente au plus 90 % du volume total de l'enceinte 2. Il est entendu que l'homme du métier saura adapter le volume de liquide 4 en fonction de la taille de l'ampoule 3 utilisée et du volume occupé par le support des diodes électroluminescentes 6. Les bandelettes-supports des diodes électroluminescentes 6 sont en matériau de préférence thermiquement conducteur et/ou sont agencées pour ne pas recouvrir totalement le radiateur 5 de telle manière que le liquide 4 puisse échanger des calories par convection, non seulement avec les diodes électroluminescentes 6, mais également avec lesdites bandelettes et/ou le radiateur 5.

L'ampoule 3 a des surfaces non planes de telle manière que le liquide 4 et l'ampoule 3 forment une lentille optique procurant un effet loupe.

A titre d'exemple une lampe selon l'invention a une puissance consommée de 100 à 400 watts, de préférence 150 watts pour une luminosité comprise entre 10 000 et 40 000 lumens, de préférence 15 000 lumens.

L'alimentation électrique des éclairages publics nécessite la présence d'un transformateur de courant. Dans un mode de réalisation de la lampe objet de l'invention, le transformateur est extérieur à la lampe. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, le transformateur 12 est placé à l'intérieur du radiateur 5.

Le dispositif d'éclairage extérieur public de l'invention, représenté sur la figure 3, comprend une structure porteuse 100 comportant un pied 101 agencé pour permettre sa fixation au sol et une tête 102 pourvue d'une lampe selon l'invention. Un transformateur 103, disposé dans la structure porteuse 100 au voisinage du pied 101, relie la lampe à une source extérieure d'électricité. Le transformateur est aisément accessible par l'ouverture d'une trappe ménagée dans la structure porteuse en regard du logement accueillant le transformateur .

En référence à la figure 4 et selon un perfectionnement de la lampe décrite en référence aux figures 1 et 2, la lampe est équipée d'un circuit électronique de commande 20 qui est agencé pour gérer, au moins en partie, le fonctionnement de la lampe, lui permettant d'être plus d'efficace dans son fonctionnement. Le circuit électronique 20 comprend ici notamment un processeur, une mémoire et des moyens d'entrée/sortie lui permettant d'exécuter un programme informatique de commande de lampe. Le circuit électronique 20 comprend en outre ici avantageusement un module de géolocalisation par satellite de type GPS permettant au circuit électronique de connaître sa position géographique.

Le circuit électronique 20 est associé à des moyens de mesure ou simplement de détection de paramètres de fonctionnement (courant, tension...) et/ou de paramètres environnementaux (température, luminosité ambiante...) de la lampe de manière que le circuit électronique puisse :

- détecter si la lampe est en défaut ou éteinte,

- mesurer une durée d'allumage,

- adapter l'intensité d'éclairage en fonction de l'heure ou de conditions de luminosité ambiante.

Le circuit électronique 20 est disposé pour pouvoir être facilement refroidi. Le circuit électronique est implanté dans la partie haute de l'ampoule et est refroidi par le dispositif de ventilation. Le circuit de commande est ici plus particulièrement disposé sur l'extrémité du support opposée au culot 1, et plus particulièrement sur l'embout 10b.

Chaque lampadaire d'un réseau de lampadaires est alors de préférence équipé d'une lampe pourvue d'un tel circuit électronique. Les circuits électroniques 20 sont alors de préférence en relation avec une unité centrale de commande déportée qui comprend par exemple un ordinateur exécutant un logiciel d'exploitation des lampes. L'unité centrale de commande est par exemple disposée en mairie, dans les locaux des services techniques municipaux ou dans ceux de la direction départementale de l'équipement. Le logiciel d'exploitation est agencé pour permettre un fonctionnement autonome des lampes (le circuit électronique 20 assurant la gestion du fonctionnement de la lampe en fonction de l'heure ou la luminosité détectée au voisinage de la lampe) ou pour commander l'allumage des lampes en fonction des heures de lever et de coucher du soleil de chaque jour. En outre, le logiciel d'exploitation est agencé pour émettre des alertes lorsque des lampes sont signalées défaillantes et localiser celles-ci pour permettre les interventions de maintenance, constituer un historique du fonctionnement des lampes par lampadaires ou zones géographiques...

Le circuit électronique 20 comprend à cette fin des moyens d'émission / réception pour sa liaison à l'unité de commande. Ces moyens d'émission / réception sont agencés pour permettre la transmission :

- de signaux de données (à destination de l'unité de commande) ;

de signaux de commande (en provenance de l'unité de commande) .

Dans un premier mode de réalisation de ces moyens d'émission / réception, chaque circuit électronique 20 est relié à l'unité de commande par un réseau filaire dédié à la transmission de signaux de données / commande.

Dans un deuxième mode de réalisation, chaque circuit électronique 20 est relié à l'unité de commande via le réseau de puissance (fournissant la puissance nécessaire à l'éclairage) au moyen d'une interface superposant des signaux de données et/ou des signaux de commande sur le signal de puissance assurant l'alimentation des lampes.

Dans un troisième mode de réalisation, chaque circuit électronique 20 est relié à l'unité de commande par un réseau sans fil dédié à la transmission de signaux de données et/ou de signaux de commande. Pour éviter d'avoir des moyens d'émission / réception trop puissants, il est prévu que chaque circuit électronique puisse réémettre un signal reçu d'un circuit électronique d'un lampadaire voisin vers un deuxième lampadaire voisin de telle manière que les signaux de données et/ou de commande puissent transiter de lampadaire en lampadaire jusqu'à un lampadaire relié directement à l'unité de commande.

De préférence, la lampe comprend un connecteur de raccordement du circuit électronique de telle manière que le circuit électronique puisse être proposé en option lors de la vente des lampes, et être mis en place rapidement sur la lampe lorsque cette option est retenue sans autre intervention que la connexion.

Parmi les avantages de la lampe de l'invention équipée du circuit de commande, on trouve :

- une plus basse consommation,

- une meilleure gestion du « parc » de lampes,

- une consommation optimisée en fonction de la saison,

tout en conservant une capacité d'éclairage suffisante .

Dans ce perfectionnement, une autre fonctionnalité est ajoutée à la lampe. Il s'agit ici de l'intégration d'une fonction de capture d'images au sein même de la lampe. En effet, il ressort que le traitement des phénomènes d' insécurité urbaine passe de plus en plus fréquemment par le déploiement d'un système de vidéosurveillance ou de vidéoprotection . Or, le déploiement d'un tel système suppose l'implantation de caméras, opération qui se révèle relativement longue et coûteuse. En outre, les caméras, lorsqu'elles ne sont pas camouflées, deviennent elles-aussi l'objet d'actes de vandalisme .

Selon l'invention, un capteur d'images 21, par exemple de type CCD, est intégré à la lampe pour permettre la capture d'image et/ou la réalisation de vidéo.

Le capteur d'images 21 est de préférence un capteur couleur faible bruit. En variante, le capteur d'images 21 peut être un capteur monochrome et/ou être d'un autre type tel qu'un capteur CMOS. La résolution et la définition du capteur seront déterminées en fonction des conditions de prise de vue et de la qualité d' image recherchée. Le capteur d'images 21 est alimenté par la lampe via le circuit électronique 20.

Le capteur d'images 21 est ici monté sur l'extrémité du support opposée au culot 1. Le capteur d'images 21 est ici plus précisément fixé sur l'embout 10b.

Un connecteur vidéo 22 est relié au circuit électronique 20 et est intégré à la lampe au voisinage du culot 1 de la lampe pour ramener l'image soit en mode analogique soit en mode numérique. La liaison entre le connecteur vidéo 22 et le circuit électronique 20 se fait par une nappe passant au centre du support.

Le capteur d'images 21 est équipé d'une lentille agencée pour faire converger, vers le capteur d'images 21, les rayons lumineux de la scène observée de manière à projeter l'image de ladite scène sur le capteur d'images 21. La lentille est montée mobile et associée à un actionneur permettant un réglage de mise au point (focus) . Un filtre optique adapte le signal lumineux au capteur d'images 21.

De préférence, un déflecteur 23 en forme de cône est associé au capteur d'images 21 de manière à empêcher que la lumière produite par la lampe n'éblouisse le capteur d'images 21. Le déflecteur 23 aura une forme et une longueur déterminées en fonction de la puissance lumineuse de la lampe.

Deux applications principales sont notamment envisageables :

a) pour le résidentiel, le connecteur vidéo délivre un signal composite couleur au format PAL/SECAM compatible avec tous les moniteurs du marché. Un câble coaxial permet de ramener le signal vidéo vers le moniteur.

b) pour les parkings et la voirie, le connecteur vidéo délivre un signal numérique au format JPEG compressé. Dans ce cas l'image peut être traitée par un ordinateur central déporté pour des applications de télésurveillance (recherche d'intrus par exemple).

c) en mode stand-alone, on peut envisager avec un processeur vidéo intégré sur la carte électronique de faire un traitement local de l'image pour allumer la lampe en cas d'intrusion ou autres.

En variante, il est possible de prévoir des moyens de zooming optique ou numérique.

Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit mais englobe toute variante entrant dans le cadre de l'invention telle que définie par les revendications.

En particulier, le support 5 peut avoir des formes différentes et par exemple une forme cylindrique, tronco-pyramidale, plate, hémisphérique, ellipsoïdale...

L'ampoule est ici cylindrique mais peut prendre d'autres formes, comme d'autres formes de révolution avec ou sans renflement, par exemple en bulbe ou en sphère. Les formes convexes seront privilégiées de sorte à renforcer l'effet loupe formé avec le liquide.

La lampe objet de l'invention comprend ici un culot E40. Il va de soi que l'invention concerne les lampes comportant tout type de culot adapté à une utilisation pour l'éclairage public extérieur.

La version à capteur d'image selon l'invention est toutefois applicable à d'autre lampe d'éclairage public .

Les diodes électroluminescentes peuvent être toutes de même dimension ou de dimensions différentes.

Les diodes électroluminescentes peuvent toutes produire la même couleur ou des couleurs différentes.

Les diodes sont positionnées sur un support permettant un éclairage sur 360° mais peuvent aussi être placées sur un support dont l'angle d'éclairage est inférieur. Par exemple, le support peut permettre un éclairage sur 180° seulement.

Le circuit électronique de commande 20 peut être porté par une seule carte ou par plusieurs cartes.