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Dispositif d'éclairage d'ambiance pour éléments d'architecture à surface lumineuse ou luminance de couleur ré2. lable (nom donné à l'invention the LightWall ) La présente invention concerne un dispositif d'éclairage polychrome d'ambiance ; plus particulièrement destiné aux espaces commerciaux, magasins, galeries, restaurants, bâtiments publiques ou privés, ou plus généralement, toute surface architecturale intérieure ou extérieure Ce système d'éclairage permet d'égayer et/ou de dynamiser l'ambiance des espaces architecturaux par le changement de couleur des éléments de surface éclairés par le système Lorsque les éléments de surface sont suffisamment nombreux et juxtaposés pour former une sorte de matrice pour l'ensemble de la surface considérée, le système permet également de projeter des images, dans ce cas,
l'espace éclairé est assimilable à un écran géant et les éléments de surface forment les pixels de l'écran ainsi formé Vu sa relative faible profondeur, il s'intègre particulièrement bien à tout type de surfaces architecturales (murs, plafond, sol) pour les transformer en une sorte d'écran lumineux et coloré, la couleur étant totalement réglable, les surfaces éclairées pouvant être planes ou courbes L'état de la technique de l'éclairage polychrome utilise plusieurs sources de lumières avec des filtres de couleur différente pour les mélanger en un flux lumineux d'une couleur désirée et servant à l'éclairage directe d'un objet Contrairement à cette technique conventionnelle, la présente invention combine un système unique dans le choix, le contrôle, et l'utilisation des sources lumineuses En effet,
les sources lumineuses utilisées sont des lampes tubulaiies à décharge à vapeur de mercure à basse pression, revêtues intérieurement d'une poudre fluorescente qui convertit la radiation UV en lumière visible de couleur (rouge, jaune, vert, bleu, blanc, etc), ou appelée plus communément lampe TL de couleur Ces lampes fonctionnent sur la nouvelle génération de ballasts électroniques hautes fréquences dit dimmable ou de régulation c'est-à-dire permettant de régler la puissance de la lampe d'une manière continue jusqu'à une valeur très faible (+/-3% du flux nominal de la lampe) suivant le signal de commande à l'entrée du ballast (ce signal est souvent une tension continue comprise entre 1-1 OV)
Les signaux de commande pour l'ensemble des ballasts sont fournis par le gestionnaire du système décrit ci-après Ces ballasts sont également appelés, dans la suite du texte, régulateurs du flux des lampes Le flux lumineux des lampes n'est pas directement utilisé pour éclairer un objet mais uniquement la réflexion de la lumière émise par la surface blanche éclairée par les lampes composant le système, c'est-à-dire la luminance de cette surface qui est aussi la partie visible ou apparente du système La couleur résultante et apparente de cette surface varie suivant la quantité de lumière émise par chacune des lampes de couleur composant le système.
Par conséquent, cette couleur est réglable par simple action sur la valeur des signaux d'entrées des ballasts régulateurs Il est possible de recréer n'importe quel couleur sur la surface visible lorsque le système est équipé de lampes fluorescentes qui émettent chacune au moins l'une des trois couleurs primaires (rouge,
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vert, et bleu), c'est-à-dire, la couleur résultante de la surface visible éclairée par le système est définie par la superposition de couches de couleur primaire diffusées par les lampes sur cette surface et cela en rapport avec l'intensité lumineuse de chacune des couleurs émises.
Le coût de la partie luminaire de ce système polychrome est très modéré par rapport aux systèmes conventionnels étant donné sa relative simplicité : aucun filtre de couleur n'est nécessaire ou mouvement de filtres, ni de système optique (réflecteurs et/ou lentilles) pour mélanger les faisceaux lumineux de lampes de couleur différente, puisque les sources lumineuses utilisées diffusent uniformément et sans aucun accessoire leur lumière sur la surface visible du système.
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Ce système permet d'offrir une grande fiabilité puisque tous les composants du système (lampes fluorescentes, système électronique de régulation,...) ont une grande durée de vie ; l'efficacité est également importante puisque le système utilise des lampes à faible consommation énergétique ; de plus, la lumière émise est projetée depuis une petite distance sur la surface utile et visible du système ; enfin, le coût d'entretien ou de maintenance est aussi modéré puisque le prix du remplacement des lampes est peu élevé.
De même, il est évident que l'intégration du système à la surface d'éléments architecturaux ou de mobiliers donne à ce système d'éclairage une grande discrétion.
Les caractéristiques et avantages de l'invention deviendront plus apparents à partir de la description détaillée donnée pour l'exemple d'installation suivant ; cet exemple est aucunement limitatif dans les variations possibles de formes et combinaisons de sources lumineuses que le système peut avoir.
Figure 1 schématise une coupe latérale d'une cellule type (aussi appelé pixel ) du système illustrant le positionnement des tubes fluorescents de couleur (1, 2,3) par rapport à la surface éclairée (4) dans la cellule.
Figure 2 est le schéma d'une variante possible d'une cellule type (figure 1) où les sources lumineuses (1, 2,3) sont remplacées par un réseau de diodes de couleur sur plaquette.
Figure 3 représente la configuration d'un système à plusieurs cellules du type donné à la figure 1.
Figure 4 est le schéma en blocs du système de contrôle ou du gestionnaire du dispositif illustré à la figure 3.
En référence à la figure 1, le dispositif est équipé de tubes fluorescents (1, 2,3) pour chacune des couleurs primaires ; sont installés trois tubes rouges (3) à spectre lumineux À de : ! : 600 à 700nm, deux tubes bleus (2) à spectre lumineux À de 400 à
500nm, et un tube vert (1) à spectre lumineux À de : 520 à 560nm, soit un total de six tubes.
Les tubes sont montés l'un contre l'autre, et répartis selon leur couleur ; dans
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l'exemple réalisé, l'ordre des six tubes est rouge (3)-bleu (2)-rouge (3)-vert (1)- bleu (2)-rouge (3) en partant du côté de la surface éclairée (4) vers le plan extérieur (7) Etant donné que la valeur du flux lumineux nominal du tube varie suivant la couleur, cette variation est compensée dans une certaine mesure par le nombre de tubes d'une même couleur qui est inversement proportionnel au flux nominal de lampe.
La juxtaposition des tubes au bas de la cellule et l'inclinaison de la surface éclairée (4) qui est blanche à origine permettent d'obtenir un éclairement quasi uniforme de la surface visible du système (4), ou (6) selon option ajoutée, quelque soit le flux lumineux des lampes D'autres méthodes de compensation du flux nominal de la lampe pour une couleur donnée sont possibles ; comme par exemple, l'utilisation d'un réflecteur permettant d'augmenter le flux projeté sur la surface éclairée, ou encore, en agissant sur le signal d'entrée des régulateurs de chaque circuit de couleur Le module de contrôle (5) règle le signal d'entrée de chacun des ballasts.
Un signal de contrôle est utilisé par couleur primaire, puisque ce signal alimente en parallèle l'entrée de tous les ballasts alimentant les lampes d'une même couleur, représentés par les circuits (11), (12), (13) Le module de contrôle (5) peut commander soit une couleur, soit une cellule ou plusieurs cellules, en parallèle ou de manière distincte suivant le nombre de signaux de sortie disponibles par module Par exemple, si le module (5) comprend 12 sorties, il pourra commander indépendamment les trois couleurs primaires (l, 2,3) de quatre cellules distinctes (fig 1) Chacun des modules (5) de l'ensemble du système est connecté (10) soit directement (architecture pyramidale), soit via un bus de communication (architecture distribuée)
au gestionnaire du système Il a été vérifié en pratique que le système selon cette invention réalise complètement le but poursuivit puisque la surface visible du système (4) se colore d'une manière uniforme au gré des actions de l'opérateur (en mode manuelle) ou du gestionnaire du système (en mode automatique) Un carreau translucide et/ou opalin (6) peut être rajouté accessoirement à la figure
1 sans pour autant modifier le concept de la présente invention, ce dernier permet d'augmenter la diffusion de la lumière émise sur la surface (4) et de fermer la cellule pour la rendre étanche à la poussière et aux projections d'eau On peut encore rajouter accessoirement un diffuseur ou un filtre (9) devant les lampes afin d'améliorer respectivement la diffusion de la lumière émise sur la surface (4) ou la saturation d'une (des) couleur (s) émise (s)
par les lampes Enfin, un réflecteur (8) peut être accessoirement rajouté pour améliorer la distribution du flux des lampes par rapport à la surface éclairée (4) En référence à la figure 2, suivant le point d'observation (21), la partie visible du système utilise une surface translucide diffusante (15) et les sources lumineuses
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fluorescentes ont été remplacées par un assemblage sur plaquette (14) d'un réseau de diodes à haut flux lumineux ( high flux Light Emitting Diodes ) monochromatiques de couleur rouge (16), bleu (17), et vert (18). Le module de contrôle (20) fournit les signaux de contrôle (19) à la (aux) plaquette (s) ; chacun des modules étant connectés à un bus de commande (22).
Ce type de cellule n'a pas été vérifié en pratique car les diodes à haut flux lumineux de couleur verte et bleue ne sont pas encore disponibles, cependant le principe théorique de cette version reste valable par simple transposition de l'exemple donné dans la figure 1.
En référence à la figure 3, les surfaces visibles (24,25, 26) des cellules sont juxtaposées pour former une sorte d'écran matriciel, y figure également le plan d'observation (23) du système qui se trouve sous l'ensemble des cellules à une distance (27) vu la forme et le type de cellule considéré dans cet exemple ; En référence à la figure 4, le bus de communication (31) relie tous les modules de contrôle (30). Les messages circulant sur le bus de communication permettent d'adresser individuellement chaque cellule (28) du système (appelée aussi pixel de l'écran) ou groupe de cellules et d'y régler la couleur de la surface apparente de cette dernière par l'action sur les régulateurs (29).
Un logiciel adapté (33) fonctionnant sur un ordinateur personnel (32) raccordé sur le bus (31) permet de visualiser l'état et la couleur des différentes cellules, ainsi que d'enregistrer et de commander des séquences d'éclairage de mise en couleur des cellules du système. Le logiciel (33) peut également interagir à des stimuli extérieurs comme par exemple une musique qui commande le changement de couleur des cellules, ou encore l'influence d'une cellule photo- électrique extérieure qui adapte le flux lampes suivant le niveau d'éclairement environnant le système, etc. Enfin, lorsque l'ordinateur (32) est raccordé à un réseau extérieur (34) comme l'internet, le logiciel (33) peut être utilisé et/ou paramétré à distance depuis un autre ordinateur.
Bien entendu, le système avec bus de communication est plutôt réservé aux installations importantes qui peuvent être automatisées suivant le déroulement de la séquence d'un logiciel. Pour une simple installation en commande manuelle, le module de contrôle de chaque circuit de couleur peut consisté à un réglage via un simple potentiomètre ou une commande sans fils à distance via une télécommande infrarouge ou par signaux radio.