FR2679007A1

FR2679007A1 - Optical-fibre public lighting equipment, such as lamp posts

Info

Publication number: FR2679007A1
Application number: FR9108594A
Authority: FR
Inventors: Virag Tibor
Original assignee: SELF EC
Current assignee: SELF EC
Priority date: 1991-07-09
Filing date: 1991-07-09
Publication date: 1993-01-15
Anticipated expiration: 2011-07-09
Also published as: FR2679007B1

Abstract

An equipment item for illuminating a traffic or work region from above includes at least one lens (lamp bowl, diffuser) situated at a height above this region to be illuminated, a light source (13) and an electrical supply module (11), characterised in that the electric supply module (11) and the light source (13) are arranged in proximity to this region, at most at the height of a man, this lens being optically connected to the light source by an optical fibre (21).

Description

L'invention concerne l'éclairage par audessus de zones de circulation ou d'intervention le plus souvent extérieures, par des luminaires notamment, mais pas exclusivement, à support spécifique tels que des candélabres pour voies publiques ou zones industrielles, mais il peut aussi s'agir de luminaires intégrés à des supports ayant une fonction différente, tels que dans des tunnels de circulation, ou des luminaires de façade,.. The invention relates to lighting above traffic or intervention zones, most often outside, by luminaires in particular, but not exclusively, with specific support such as candelabras for public roads or industrial zones, but it can also '' act of luminaires integrated into supports having a different function, such as in traffic tunnels, or facade luminaires, ..

Elle peut concerner - le renouvellement d'équipements déjà existants, - l'implantation de nouveaux équipements, par exemple dans le cas de nouvelles surfaces à éclairer, - l'éclairage artistique. It may concern - the renewal of already existing equipment, - the installation of new equipment, for example in the case of new surfaces to be lit, - artistic lighting.

Les solutions existantes sont performantes, mais on peut relever des insuffisances ou des contraintes à propos de plusieurs de leurs caractéristiques : - l'entretien, qui impose que les opérateurs disposent d'équipements adaptés à les amener à la hauteur des lampes situées à l'intérieur des projecteurs, - la sécurité, qui nécessite des précautions contraignantes lors des opérations de maintenance, - la qualité d'éclairement, qui est généralement irrégulière compte tenu du spectre étroit des lampes utilisées, - l'esthétique, qui pâtit parfois du caractère assez massif des structures connues, - la consommation énergétique, que l'on cherche, ici comme ailleurs, à réduire autant que possible, surtout compte tenu du grand nombre d'équipements d'éclairage qui coexistent dans la plupart des cas. Existing solutions are effective, but we can point out shortcomings or constraints concerning several of their characteristics: - maintenance, which requires that operators have equipment adapted to bring them up to the level of the lamps located at the interior of the floodlights, - security, which requires stringent precautions during maintenance operations, - the quality of lighting, which is generally irregular given the narrow spectrum of the lamps used, - the aesthetics, which sometimes suffers from the fairly massive known structures, - energy consumption, which we seek, here as elsewhere, to reduce as much as possible, especially given the large number of lighting equipment which coexist in most cases.

L'invention vise à apporter des améliorations sur au moins les deux premiers points. The invention aims to make improvements on at least the first two points.

Elle propose à cet effet un équipement pour ltéclairage par au-dessus dtune zone de circulation ou d'intervention comportant au moins un diffuseur situé à distance en hauteur par rapport à cette zone à éclairer, une source de lumière et un module d'alimentation électrique, caractérisé en ce que le module d'alimentation électrique et la source de lumière sont disposés à proximité de cette zone, au maximum à hauteur d'homme, ce diffuseur étant connecté optiquement à la source de lumière par une fibre optique. To this end, it offers equipment for lighting from above a circulation or intervention area comprising at least one diffuser located at a height in height relative to this area to be lit, a light source and an electrical supply module. , characterized in that the power supply module and the light source are arranged near this zone, at maximum at breast height, this diffuser being optically connected to the light source by an optical fiber.

On appréciera que l'utilisation d'une fibre optique comme moyen de transport pour une grande densité de flux lumineux est à ce jour originale ; il en est de même, a fortiori, dans le cas de ltéclairage de zones de circulation ou d'intervention, notamment dans le domaine de l'éclairage. It will be appreciated that the use of an optical fiber as a means of transport for a high density of light flux is to date original; the same is true, a fortiori, in the case of lighting of traffic or intervention zones, in particular in the field of lighting.

Selon des dispositions préférées : - chaque diffuseur est connecté à la source de lumière par une fibre unique et à coeur homogène, - cette fibre optique est à coeur liquide, - le module d'alimentation électrique et la source de lumière sont dans un pied s'étendant à partir du sol sur une hauteur inférieure à 50 cm, - la source de lumière comporte une lampe disposée au foyer d'un réflecteur parabolique muni d'un système de refroidissement, - le système de refroidissement est formé d'ailettes de refroidissement, - cet équipement est un candélabre et ces ailettes de refroidissement longent extérieurement le pied de ce candélabre, - cet équipement est un candélabre comportant un pied fixé au sol, et un diffuseur unique prolongé par un fût de diamètre inférieur à 15 cm et de hauteur au moins egale à 7 m, - cet équipement est un candélabre comportant en sa partie haute un coude articulé traversé par la fibre optique, - le diffuseur est un objectif. According to preferred arrangements: - each diffuser is connected to the light source by a single fiber and with a homogeneous core, - this optical fiber is with a liquid core, - the power supply module and the light source are in one foot s extending from the ground to a height of less than 50 cm, - the light source comprises a lamp placed at the focal point of a parabolic reflector provided with a cooling system, - the cooling system is formed of cooling fins , - this equipment is a candelabra and these cooling fins externally run along the foot of this candelabrum, - this equipment is a candelabra comprising a foot fixed to the ground, and a single diffuser extended by a barrel with a diameter of less than 15 cm and a height at least equal to 7 m, - this equipment is a candelabra comprising in its upper part an articulated elbow crossed by the optical fiber, - the diffuser is an objective.

Une telle structure d'équipement d'éclairage, par exemple pour éclairage public, tel que candélabre notamment, permet - de diminuer d'une manière importante le diamètre du fût de candélabre compte tenu de l'absence du réflecteur classiquement prévu en haut du candélabre, qui réduit la tenue mécanique exigée de ce fût ;; l'esthétique de l'environnement routier peut en être sensiblement modifié (plus discret et plus aérien ou gracile), - d'améliorer la qualité d'éclairement grâce à un spectre lumineux plus large (perception améliorée des couleurs et reliefs, comme en plein jour), - d'augmenter la sécurité en cas d'accident, par l'absence de conducteur d'énergie électrique dans le support, - de diminuer le coût d'entretien puisque la source lumineuse se trouve au niveau du sol, donc aisément accessible, - voire de diminuer la consommation énergétique malgré les pertes occasionnées par la fibre optique, sous réserve d'augmenter d'une manière importante le rendement du flux lumineux d'une source. Such a lighting equipment structure, for example for public lighting, such as a candelabrum in particular, makes it possible to - significantly reduce the diameter of the candelabrum barrel, given the absence of the reflector conventionally provided at the top of the candelabrum , which reduces the mechanical strength required of this barrel; the aesthetics of the road environment can be significantly modified (more discreet and more airy or slender), - to improve the quality of lighting thanks to a wider light spectrum (improved perception of colors and reliefs, as in full day), - to increase safety in the event of an accident, by the absence of an electrical energy conductor in the support, - to reduce the maintenance cost since the light source is at ground level, therefore easily accessible, - or even reduce energy consumption despite the losses caused by optical fiber, subject to significantly increasing the efficiency of the light flux from a source.

Des objets, caractéristiques et avantages de l'invention ressortent de la description qui suit, donnée à titre d'exemple non limitatif, en regard des dessins annexés sur lesquels
- la figure 1 est une vue schématique en élévation d'un candélabre d'éclairage public conforme à l'invention, au bord d'une voie de circulation automobile,
- la figure 2, est une vue agrandie, en coupe verticale, du pied du candélabre de la figure 1,
- la figure 3 est le diagramme d'émission spectrale d'une lampe à xenon et à arc court,
- la figure 4 est une vue en élévation d'une variante de réalisation au pied de la figure 2,
- la figure 5 est une vue en coupe de ce pied, selon la ligne V-V de la figure 4,
- la figure 6 est une vue en coupe verticale d'un tronçon du fût de candélabre,
- la figure 7 est un diagramme de transmission spectrale pour une fibre liquide d'une part, et pour une fibre encollée d'autre part, et
- la figure 8 est une vue en élévation de la tête du candélabre avec agrandissement partiel, en coupe verticale, de la zone terminale munie d'un diffuseur.Objects, characteristics and advantages of the invention appear from the following description, given by way of nonlimiting example, with reference to the appended drawings in which
FIG. 1 is a schematic elevation view of a street lighting candelabra according to the invention, on the edge of a motorway,
FIG. 2 is an enlarged view, in vertical section, of the base of the candelabrum of FIG. 1,
FIG. 3 is the spectral emission diagram of a xenon and short arc lamp,
FIG. 4 is an elevation view of an alternative embodiment at the foot of FIG. 2,
FIG. 5 is a sectional view of this foot, along the line VV of FIG. 4,
FIG. 6 is a view in vertical section of a section of the candelabrum barrel,
FIG. 7 is a spectral transmission diagram for a liquid fiber on the one hand, and for a glued fiber on the other hand, and
- Figure 8 is an elevational view of the head of the candelabrum with partial enlargement, in vertical section, of the terminal area provided with a diffuser.

Le principe du candélabre considéré ici à titre exemple, est fondé sur la loi de SNELL-DESCARTES qui régit la propagation d'une onde lumineuse dans le coeur d'une fibre optique se réfléchissant sur une gaine optique d'indice de réfraction plus faible. The candelabra principle considered here by way of example is based on SNELL-DESCARTES 'law which governs the propagation of a light wave in the core of an optical fiber reflecting on an optical sheath with a lower refractive index.

Ce candélabre, repéré 1 dans son ensemble, comporte principalement trois sous-ensembles : une partie inférieure ou pied 10, fixée dans le sol, une partie allongée ou fût 20, s'étendant depuis le pied vers le haut, et une partie supérieure ou tête 30, montée à l'extrémité libre du fût. This candelabrum, marked 1 as a whole, mainly comprises three subsets: a lower part or foot 10, fixed in the ground, an elongated part or bole 20, extending from the foot upwards, and an upper part or head 30, mounted at the free end of the barrel.

Le pied 10, tel que schématisé à la figure 2, comporte en sa partie basse un module d'alimentation 11 et en sa partie haute, un module de génération de lumière 12. The base 10, as shown diagrammatically in FIG. 2, comprises in its lower part a power supply module 11 and in its upper part, a light generation module 12.

Il est en pratique équipé d'une trappe de visite 10 A.It is in practice equipped with a 10 A inspection hatch.

Le module d'alimentation 11 est de tout type connu approprié, fournissant à partir de l'énergie du réseau R (par exemple le réseau E.D.F.) une énergie assimilable par le module de génération de lumière 12 (par exemple 50 A sous 40 V continus), en présentant un taux de résidu de fluctuation le plus faible possible, car la durée de vie de la lampe du module de génération de lumière en dépend. Ce module comporte un étage de redressement 11A et un module de régulation 113. Il comporte également une temporisation (non représentée) suffisante pour permettre l'amorçage si la lampe du module 12 est du type à décharge. The power supply module 11 is of any suitable known type, supplying energy from the network R (for example the EDF network) energy assimilable by the light generation module 12 (for example 50 A at 40 V DC ), with the lowest possible fluctuation residue, as the lamp life of the light generation module depends on it. This module comprises a rectification stage 11A and a regulation module 113. It also includes a time delay (not shown) sufficient to allow ignition if the lamp of the module 12 is of the discharge type.

Le module de génération de lumière 12 comporte une source lumineuse 13 constituée par une lampe 13A avantageusement du type à décharge (de type à XENON ou similaire) placée au foyer d'un réflecteur parabolique 13B de géométrie appropriée, muni en sa partie arrière d'un système de refroidissement 14 ici constitué par des ailettes de refroidissement qui s'étendent ici vers le bas. The light generation module 12 comprises a light source 13 constituted by a lamp 13A advantageously of the discharge type (of XENON type or similar) placed at the focus of a parabolic reflector 13B of appropriate geometry, provided in its rear part with a cooling system 14 here constituted by cooling fins which here extend downwards.

Au-dessus de ce réflecteur parabolique 13B, est positionné un objectif 15 coaxial à ce réflecteur, maintenu dans le pied 10 par une monture 15A, en pratique métallique. Enfin, au-dessus de cet objectif est disposé un adaptateur 16 destiné à positionner l'extrémité d'une fibre optique 21 dans l'axe du faisceau lumineux concentré par l'objectif 15.Above this parabolic reflector 13B, is positioned a lens 15 coaxial with this reflector, held in the base 10 by a mount 15A, in metallic practice. Finally, above this objective is placed an adapter 16 intended to position the end of an optical fiber 21 in the axis of the light beam concentrated by the objective 15.

Le rôle de la lampe 13A est de fournir l'énergie lumineuse nécessaire pour assurer, après transmission de plusieurs mètres (environ 15 m), le flux lumineux (par exemple de 40 Lux) requis pour l'éclairage d'une surface donnée ; divers types d'ampoules disponibles peuvent convenir pour autant que leurs filaments ou arcs soient courts (environ 5 mm) et puissent fournir une énergie lumineuse de plusieurs dizaines de milliers de lumens sur un spectre visible d'une longueur d'onde de 300 nm à 700 nm : il peut s'agir de lampes à décharge du type à xenon à arc court ou de lampe à halogène, voire des lampes à hautes fréquences. The role of the lamp 13A is to provide the light energy necessary to ensure, after transmission of several meters (about 15 m), the luminous flux (for example 40 Lux) required for the lighting of a given surface; various types of available bulbs may be suitable as long as their filaments or arcs are short (about 5 mm) and can provide a light energy of several tens of thousands of lumens on a visible spectrum with a wavelength of 300 nm to 700 nm: these can be discharge lamps of the short arc xenon type or halogen lamp, or even high frequency lamps.

Le rôle du réflecteur 13B, en pratique métallique, est de rassembler dans un faisceau parallèle le flux lumineux issu de la lampe dans un diamètre identique à celui de l'objectif pour augmenter le rendement de la lampe (par exemple le multiplier par quatre). The role of the reflector 13B, in metallic practice, is to gather in a parallel beam the light flux coming from the lamp in a diameter identical to that of the objective to increase the efficiency of the lamp (for example multiply it by four).

Le rôle de l'objectif 15 est de converger le flux lumineux issu du réflecteur, de manière à obtenir l'angle à ouverture numérique optimum (ON : Ouverture
Numérique) caractérisant la fibre optique. Divers objectifs disponibles en verre peuvent convenir, du moment qu'ils résistent à des températures élevées (environ 2000C).The role of objective 15 is to converge the light flux coming from the reflector, so as to obtain the optimum digital aperture angle (ON: Aperture
Digital) characterizing optical fiber. Various lenses available in glass may be suitable, as long as they withstand high temperatures (around 2000C).

La figure 3, montre le diagramme d'émission spectrale d'une lampe à décharge, à xenon et à arc court on note qu'il est régulier sur toute la largeur du spectre visible. Figure 3, shows the spectral emission diagram of a discharge lamp, xenon and short arc we note that it is regular over the entire width of the visible spectrum.

Les figures 4 et 5 présentent un autre pied de candélabre 10', qui se distingue principalement du pied 10 par le fait que les ailettes de refroidissement 14' lui sont disposées extérieurement, s'étendant verticalement sur toute la hauteur du pied, autour de la lampe 13'A et du réflecteur 13'B, avec des perçages transversaux 14'A de circulation d'air. Figures 4 and 5 show another candelabra foot 10 ', which is distinguished mainly from the foot 10 by the fact that the cooling fins 14' are arranged externally, extending vertically over the entire height of the foot, around the lamp 13'A and reflector 13'B, with transverse holes 14'A for air circulation.

Ce pied 10' est ici de section carrée, par exemple réalisé en alliage d'aluminium, mais peut avoir bien d'autres sections (rond, rectangulaire ...) et être réalisé en bien d'autres alliages rigides et bons conducteurs thermiques. This foot 10 'is here of square section, for example made of aluminum alloy, but can have many other sections (round, rectangular ...) and be made of many other rigid alloys and good thermal conductors.

La figure 4 illustre en outre un mode de fixation du pied dans le sol : ce pied 10' se prolonge vers le bas jusque dans une dalle de béton S1, enfouie dans le sol naturel SO et recouverte par le revêtement de sol S2. FIG. 4 also illustrates a method of fixing the foot in the ground: this foot 10 ′ extends downward into a concrete slab S1, buried in the natural soil SO and covered by the floor covering S2.

Le fût du candélabre 20 (figure 2) ou 20' (figure 4) se termine par un flasque 20A ou 20'A fixé, par exemple par des vis, sur le pied 10 ou 10', au-dessus de l'adaptateur 16. The post of the candelabra 20 (Figure 2) or 20 '(Figure 4) ends with a flange 20A or 20'A fixed, for example by screws, on the foot 10 or 10', above the adapter 16 .

Le fût 20 du candélabre comporte trois éléments principaux - la fibre optique 21 dont le rôle est de transmettre la puissance lumineuse, cette capacité se définissant par rapport à l'ouverture numérique ON de la fibre par la relation
2 2
ON = V (n - n )/nO
1 2 - une gaine optique 22 dont le rôle est de présenter un indice de réflexion n2 plus faible que celui n1 de la fibre (nO désignant l'indice de l'air), - un support métallique 23 dont le rôle est de procurer la rigidité nécessaire à la fibre optique, souple par définition, compte tenu de son diamètre (faible) et de sa hauteur (grande), et compte tenu en outre de la force des vents envisageables ; un alliage très rigide de type aviation en carbone ou tungstène est approprié.Ce support métallique déterminant en outre l'aspect visible du candélabre, un soin particulier d'esthétique doit être pris à sa réalisation.The pole 20 of the candelabrum has three main elements - the optical fiber 21 whose role is to transmit light power, this capacity being defined in relation to the digital ON opening of the fiber by the relation
2 2
ON = V (n - n) / nO
1 2 - an optical sheath 22 whose role is to present a reflection index n2 lower than that of the fiber n1 (nO denotes the air index), - a metal support 23 whose role is to provide the rigidity necessary for optical fiber, flexible by definition, given its diameter (small) and its height (large), and also taking into account the strength of possible winds; a very rigid aviation-type alloy made of carbon or tungsten is suitable. This metal support also determining the visible aspect of the candelabra, special care in terms of aesthetics must be taken when making it.

La figure 7 montre le diagramme de transmission spectrale de fibres, liquide ou fusionnée I ou encollée II respectivement. Figure 7 shows the spectral transmission diagram of fibers, liquid or fused I or glued II respectively.

Le fût 22 du candélabre se présente ici sous la forme d'un fourreau de diamètre constant déterminé en fonction de la hauteur du candélabre (de quelques centimètres pour des hauteurs de 8 m à une vingtaine de centimètres pour des hauteurs de 15 m). The post 22 of the candelabrum is here in the form of a sheath of constant diameter determined as a function of the height of the candelabrum (from a few centimeters for heights of 8 m to around twenty centimeters for heights of 15 m).

La tête 30 du candélabre, est orientée de telle manière que la lumière sortant de l'extrémité de la fibre insérée dans le tube puisse éclairer la surface de sol souhaitée. Cette orientation peut être obtenue par une courbure, ou mieux par un coude articulé orientable 31 permettant un meilleur ajustement. The head 30 of the candelabrum is oriented in such a way that the light emerging from the end of the fiber inserted into the tube can illuminate the desired ground surface. This orientation can be obtained by a curvature, or better by an adjustable articulated elbow 31 allowing a better adjustment.

Cette partie supérieure est en pratique du même diamètre que le fût. This upper part is in practice the same diameter as the barrel.

La tête 30 du candélabre comporte ici deux éléments principaux - un objectif de diffusion 32 dont le rôle est de diverger le flux lumineux issu de la fibre optique 21 pour permettre d'obtenir le maximum de surface éclairée avec l'énergie lumineuse disponible. Cet objectif peut être en verre, voire en matière plastique (plus léger) sous réserve d'en avoir vérifié la constance des caractéristiques optiques avec le temps et les intempéries.Cet objectif est de préférence traité anti-poussière pour éviter de se dégrader, - le coude d'orientation 31 dont le rôle est de permettre l'orientation du diffuseur 32 pour obtenir l'éclairage du champ souhaité ; ce bras peut être réalisé en deux flasques métalliques montés rotatifs l'un par rapport à l'autre et bloqués en rotation par des écrous de serrage ; il doit également laisser passer la fibre tout en respectant son rayon de courbure minimum (qui peut être très faible, de l'ordre de quelques centimètres). The head 30 of the candelabra here has two main elements - a diffusion objective 32 whose role is to diverge the light flux from the optical fiber 21 to allow the maximum illuminated area to be obtained with the available light energy. This lens can be made of glass, or even of plastic (lighter) subject to having checked the consistency of the optical characteristics over time and weather. This lens is preferably treated against dust to avoid deterioration, - the orientation elbow 31 whose role is to allow the orientation of the diffuser 32 to obtain the lighting of the desired field; this arm can be made of two metal flanges mounted to rotate relative to one another and locked in rotation by tightening nuts; it must also allow the fiber to pass while respecting its minimum radius of curvature (which can be very small, of the order of a few centimeters).

A titre d'exemple, le candélabre a une hauteur de 8 m, son fût a un diamètre extérieur de 12 cm et son pied a un diamètre de 20 cm et une hauteur de 30 cm. For example, the candelabra is 8 m high, its shaft has an outside diameter of 12 cm and its base has a diameter of 20 cm and a height of 30 cm.

Il va de soi que la description qui précède n'a été proposée qu'à titre d'exemple non limitatif et que de nombreuses variantes peuvent être proposées par l'homme de l'art sans sortir du cadre de l'invention. Ainsi, par exemple, il peut y avoir plusieurs diffuseurs au sommet d'un même candélabre. D'autre part, la (ou les) fibre(s) optique(s) peut(vent) être incorporée(s) à des supports non spécifiques (façades de bâtiment, paroi de tunnels ...). It goes without saying that the foregoing description has been offered only by way of nonlimiting example and that numerous variants can be proposed by those skilled in the art without departing from the scope of the invention. Thus, for example, there may be several diffusers at the top of the same candelabrum. On the other hand, the optical fiber (s) can (be) incorporated into non-specific supports (building facades, tunnel walls, etc.).

Claims

1. Equipment for lighting (1) above a circulation or intervention zone comprising at least one diffuser (32) located at a height in relation to this zone to be lit, a light source (13, 13 ') and a power supply module (11), characterized in that the power supply module (11) and the light source (13, 13') are arranged close to this area, at maximum height man, this diffuser being optically connected to the light source by an optical fiber (21).

2. Equipment according to claim 1, characterized in that each diffuser is connected to the light source by a single fiber and with a homogeneous core.

3. Equipment according to claim 1 or claim 2, characterized in that this optical fiber is a liquid core.

4. Equipment according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the power supply module (11) and the light source (13, 13 ') are in a stand (10, 10') s' extending from the ground to a height of less than 50 cm.

5. Equipment according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the light source comprises a lamp (13A, 13'A) disposed at the focus of a parabolic reflector (13B, 13'B) provided with a cooling system (14, 14 ').

6. Equipment according to claim 5, characterized in that the cooling system is formed of cooling fins.

7. Equipment according to claim 6, characterized in that this equipment is a candelabra and these cooling fins (14 ') externally run along the foot of this candelabrum.

8. Equipment according to any one of claims 1 to 7, characterized in that this equipment is a candelabra comprising a foot (10, 10 ') fixed to the ground, and a single diffuser extended by a barrel (20, 20') diameter less than 15 cm and height at least equal to 7 m.

9. Equipment according to any one of claims 1 to 8, characterized in that this equipment is a candelabra comprising in its upper part an articulated elbow (31) crossed by the optical fiber.

10. Equipment according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the diffuser is an objective.