OA19934A - Lampadaire solaire autonome intelligent connecté, LI-FI intégré. - Google Patents

Abstract

L'invention est relative à un lampadaire autonome et sans fil, avec une tête (4) intelligente qui bénéficie de la combinaison des dernières avancées technologiques et intégrant un ensemble de lampes LED de très grand rendement, qui confère une connexion internet haut débit fournie par leur lumière. Le dispositif conforme à l'invention se compose d'un mat (2) portant trois ports USB (5), une ou deux caméras, pi (3), un ou deux foyers (4) et un panneau solaire (6). Chaque foyer (4) est programmable et équipé d'un module LI-FI, de capteurs IOT (8) et photovoltaïque (8) (présence, luminosité), équipé d'un module, de deux, projecteurs LED (7), d'un capteur infrarouge (9), de trois batteries (10). La tension d'alimentation et la puissance de fonctionnement du système sont respectivement de 12V et de 30W à 120 W. Le cône d'éclairage (1) de l'invention, permet de prolonger le réseau wifi classique, de détecter, de signaler des présences et d'afficher des données météorologiques.

Description

DESCRIPTION DE L’INVENTION

Lampadaire solaire autonome intelligent connecté, LI-FI intégré

L’invention concerne l’implémentation dans un lampadaire de modules intelligents connectés doté de la technologie LIFI et destiné à améliorer les conditions de vie des populations notamment celles des personnes vivant dans des zones grises et blanches où les besoins d’éclairage publique et de connectivité Internet sont énormes.

L’invention est un système qui intègre un ensemble de lampes LED de très grand rendement, ainsi qu’une connexion internet haut débit fournie par la lumière et doté de l’électronique avec microprocesseur pour l’optimisation du fonctionnement de l’ensemble de ses fonctionnalités qui permet une localisation et l’envoi de données métrologiques.

Le lampadaire extérieur appelé aussi généralement « réverbère » est un système d’éclairage qu’on installe en dehors du foyer. C’est également un dispositif d'éclairage public placé en périphérie des voies de circulation publiques et qui s'allume le soir.

L'éclairage public est l'ensemble des moyens d'éclairage mis en œuvre dans les espaces publics, à l'intérieur et à l'extérieur des villes, très généralement en bordures des voiries et places, nécessaires à la sécurité ou à l'agrément de l'homme.

Le mot « lampadaire » provient des lampades dans la mythologie grecque, ces nymphes servaient Hécate. Les lampades portaient des torches desquelles émanait un halo de lumière.

Quant au mot « réverbère », il vient du Latin reverbero (« frapper »), la lumière de la lampe y étant amplifiée par des miroirs. La lumière vient « frapper » l'intérieur en miroir du réverbère et est donc dirigée vers la chaussée qu'elle peut éclairer plus fortement. Ce système est une innovation qui a donné aux lampadaires le nom de réverbère.

Sa première utilisation datait de la fin du XVIII^e siècle et servait à cette époque à éclairer les voies de circulations publiques notamment dans les périphéries et les zones urbaines.

L'usage des réverbères en tant qu'éclairage public date de la fin du XVIIle siècle, bien avant l'introduction de l'électricité. En 1776, les premiers d'entre eux viennent remplacer à Paris les lanternes éclairées par des chandelles. Ils sont alors alimentés avec de l'huile de colza épurée, quelquefois additionnée d'huile de cameline ou d'huile de chanvre pour en abaisser le point de gel. Quelques années plus tard, en 1812, ils sont peu à peu remplacés par des réverbères à gaz. Il s'agissait de réverbères à gaz qu'il fallait allumer manuellement chaque jour. En 1825, Bruxelles fut la première ville d’Europe éclairée au gaz. Sont apparus plus tard avec le progrès les lampadaires fonctionnant à l'électricité ou lampadaires au sodium.

En 2010, une expérimentation, concluante, d'alimentation d'un réverbère avec des déjections canines a eu lieu à Cambridge (Massachusetts).

Fondamentalement, la révolution industrielle, le développement des villes et des échanges créent les besoins d'une extension et d'une gestion édilitaire des éclairages. Ceux-ci répondent à plusieurs objectifs : sécuriser les espaces urbains, permettre l'accroissement de la circulation et décorer les espaces les plus prestigieux (avenues centrales, gares, parcs et espaces d'expositions...).

A partir de la fin du XIXe siècle, l’éclairage public, déjà banalisé avec le bec de gaz évolue avec les premières sources électriques : la lampe à arc permet l’éclairage de grandes avenues ou ronds-points et des illuminations urbaines spectaculaires. Les sources électriques ne supplantent le gaz que progressivement, avec l'invention de lampe à filament et des sources à décharge.

L’utilisation intensive de la voiture va dominer l'évolution de l’éclairage public à partir des années 1950 qui voient apparaître des normes photométriques, des systèmes d'éclairage hiérarchisés, une grande extension hors ville des voiries éclairées et des sources à décharge au sodium de plus en plus efficaces et puissantes.

A partir des années 1980, l’éclairage public se voit intégré parmi les outils de mise en valeur des villes et du patrimoine, en particulier sous l'impulsion du Plan lumière de la Ville de Lyon (initié en 1989).

Aujourd’hui, le lampadaire extérieur s’est incrusté dans la vie quotidienne des familles pour pouvoir illuminer un jardin ou une allée et autres espaces extérieures. Le choix d’un lampadaire ne se détermine pas seulement par la puissance de luminosité qu’il peut apporter. Il faut également veiller à ce que son style soit en parfait accord avec le décor de votre habitat.

Cependant, un revers écologique de l’éclairage public est la pollution lumineuse, en effet, la lumière dirigée vers le haut est inutile, elle est perdue et constitue la principale cause de la pollution lumineuse. Cette dernière a des effets négatifs significatifs sur la faune et la flore, au point qu'on la suspecte d'être au moins partiellement responsable de la régression, voire de la disparition d'un certain nombre d'espèces surtout ou partie de leur aire potentielle de répartition.

Les insectes sont attirés par les sources lumineuses, jusqu'à une distance de plus de 500 m. On calcule qu'en saison estivale, il meurt environ 150 insectes par nuit sur chaque lampe routière. La mort de dizaines de milliards d'insectes à cause des systèmes d'éclairage mal conçus entraîne non seulement des problèmes liés à la biodiversité des insectes, mais provoque même des problèmes indirects à tout l'écosystème, que ce soit aux plantes et aux autres animaux. Enumérons quelques cas :

- La luciole, dont les vols nuptiaux brillent dans le ciel, est en voie d'extinction : la luminosité ambiante éclipse les signaux lumineux du coléoptère aux yeux des femelles et l'empêche de se reproduire ;

- Les salamandres et les grenouilles se raréfient. Elles réduisent leurs mouvements et leurs chasses lors des nuits de Pleine Lune pour éviter les prédateurs, mais l'éclairage public rend les nuits brillantes en permanence et fragilise ces espèces.

- Environ 2/3 des oiseaux migrateurs se déplacent de nuit. Pour s'orienter, ils utilisent même les étoiles. A proximité de sources de lumière artificielle, deux types de réactions sont observés : attraction ou phobie qui provoque une modification importante de leur trajectoire par des erreurs d'orientation.

Depuis quelques années, les réverbères sont en plein développement grâce notamment au développement des énergies renouvelables. De nouveaux modèles de lampadaires apparaissent, la forme variant avec les endroits qu'ils éclairent : formes sphériques, coniques, chapeaux, design, tubes. L'éclairage de ces lampadaires se fait la plupart du temps par LED.

La lampe à diode électroluminescente ou lampe à DEL, ou encore tout simplement LED qui signifie Light-Emitting Diode, est un composant semi-conducteur électronique qui utilise des diodes électroluminescentes pour éclairer. Cette technologie représente la quatrième génération d’éclairage grand public après l’ampoule à incandescence classique, l’ampoule halogène et la fluo-compacte.

Grâce à leur capacité de commutations très rapides pouvant aller jusqu'à un milliard de fois par seconde, les lampes LED sont aujourd’hui utilisées pour développer un réseau de communication sans fil appelé Li-Fi et qui signifie par définition Light Fidelity (en anglais). Cette technologie de communication sans fil repose sur l'utilisation de la lumière visible ou optique du spectre électromagnétique, de longueur d'onde comprise entre 480 nm (soit 670 THz, bleu-vert) et 650 nm (soit 460 THz, orange-rouge) comme vecteur ou canal pour transporter et transmettre des données. Le Li-Fi est un standard international adopté mondialement depuis 2011, il n’émet donc aucune onde radio, et respecte ainsi les normes de protection environnementale.

Le principe de ce mode de communication est basé sur le codage et l'envoi de données via la modulation d'amplitude des sources de lumière (scintillation imperceptible à l'œil), selon un protocole bien défini et standardisé. C’est une forme de communication lumineuse visuelle qui utilise les ondes lumineuses des ampoules DEL pour la communication sans fil à haute vitesse. Il est utilisé pour échanger des données rapidement et en toute sécurité à un niveau de puissance beaucoup plus faible par rapport au Wi-Fi.

Le LI-FI permet, sous réserve de se situer à proximité d’une source lumineuse LED, de connecter entre eux des appareils mobiles et des objets connectés, pour notamment transmettre des données (photos, fichiers, etc.) vers un appareil électronique. Il fonctionne selon un type de système VLC (Visible Light Communication ou transmission par la lumière visible).

Cette évolution de l’éclairage public a permis de mettre au point de nouveaux types de lampadaires ayant des fonctionnements très variés et développés selon les besoins. Ainsi sont apparus :

- l'éclairage autonome : un lampadaire autonome ou candélabre autonome est un lampadaire qui est alimenté par une ou plusieurs sources d'énergie renouvelables et qui ne nécessite aucune connexion au réseau de distribution d'électricité. Il est muni de panneaux photovoltaïques et l'éolienne produisent ainsi de l'électricité qui est stockée dans des batteries. L'allumage et l'extinction du lampadaire sont commandés par un programmateur.

Un système d'éclairage autonome permet de bénéficier d'un éclairage totalement écologique et sans aucune facture d'électricité. De plus, les lampadaires autonomes sont des moyens de communications très visibles pour les collectivités ou les entreprises qui désirent mettre en avant leur engagement pour l'environnement et le développement durable.

- L'éclairage intelligent : certaines villes ont fait le pari de tester et développer des éclairages dits « intelligents ». Ainsi, la ville d'Oslo par le projet « e-streetlight 22 » a retenu une technologie interactive de détection des véhicules, permettant d'éclairer la rue selon l'affluence, la luminosité ou d'autres paramètres définis par la ville. Ce système contribuerait à une réduction de la consommation électrique de près de 70 % avec seulement 10 000 lampadaires intelligents sur les 62 000 que compte Oslo pour un investissement amorti entre 5 et 8 ans.

A Lyon dans le quartier Montchat, l'éclairage se déclenchera au passage d’un piéton ou d'un véhicule. 300 000 kWh seront économisés par an. Ce dispositif a déjà été expérimenté dans d'autres arrondissements de la ville.

- le Light Blossom : les designers de Philips ont par exemple proposé en 2008, un 5 luminaire équipé de LED et de panneaux photovoltaïques capables de suivre le mouvement du soleil voire de se transformer en pale d'éoliennes en présence de vent, et des systèmes plus sophistiqués de détection de personnes et/ou d'évènements pourraient bientôt peut-être permettre un éclairage de précision (avec analyse logicielle et capteur optique tels que ceux qui dans les appareils de photo modernes détectent les visages et corrigent l'éclairage en ajustant 10 l'intensité du flash. Ainsi, un parking pourrait guider la voiture qui y entre en n'éclairant que les places vacantes, puis en accompagnant les personnes qui sortent de la voiture ou qui entrent dans le parking

- lampadaire crépusculaire : la lumière s'allume automatiquement lorsque le programmateur détecte le coucher du soleil. La lumière s'éteint lorsque le soleil se lève ou après 15 une temporisation réglable.

- lampadaire horaire : la lumière s'allume et s'éteint en fonction de plages horaires qui ont été définies à l'avance. Une programmation en fonction des saisons est également possible, les heures de coucher et de lever du soleil étant variables tout au long de l'année.

- le lampadaire extérieur solaire autonome Fonroche : il est muni d’un module 20 photovoltaïque de grande dimension et d’un vitrage autonettoyant. Composé de cellules cristallines à haut rendement pour une captation optimale de la lumière par tous les temps, il contient des LED de dernière génération permettant de garantir une forte puissance lumineuse» et une haute performance ainsi qu’une faible consommation d'énergie : 20 Watts à 120 Watts nominal. Avec une dissipation thermique intégrée, légère et peu encombrante, Système intelligent 25 avec programmation des plages de fonctionnement et sécurité anti-blackout : pas de coupure d'éclairage possible.

La présente invention s’apparente au lampadaire extérieur autonome et à l’éclairage intelligent.

Les lampadaires décrits plus haut malgré leurs nombreuses fonctionnalités sont non 30 seulement bien adaptés qu’aux environnements où ils sont installés mais aussi ne fournissent pas de connexion internet via LI-FI bien que donnant leur éclairage à partir de lampe électrique

LED.

La présente invention a pour but de contribuer au développement de la technologie LI-FI en dotant les zones, notamment rurales où les besoins d’éclairage publique et de connectivité Internet sont énormes et coûteux à déployer par le système classique, d’un réseau LI-FI moins coûteux à partir d’un éclairage public équipé de lampadaires intelligents avec des lampes LED.

Ce but est résolu par le déploiement de lampadaire autonome et sans fil, avec une tête (4) intelligente qui bénéficie de la combinaison des dernières avancées technologiques et qui intègre un ensemble de lampes LED de très grand rendement, ainsi qu’une connexion internet haut débit fournie par leur lumière. Grâce à de l’électronique avec microprocesseur pour l’optimisation du fonctionnement de l’ensemble de ses fonctionnalités.

Le dispositif conforme à l’invention se compose d’un mât (2) en matière plastique recyclé d’environ 6m à 8m de longueur portant trois ports USB (5), et deux caméras IP (3), et sur lequel sont montés un ou deux foyers (4) opposés et décalés l’un par rapport à l’autre avec possibilité de mouvement glissant sur la partie supérieure du mât (2), et un panneau solaire (6).

Chaque foyer (4) est équipé d’un module LI-FI qui sert à capter et diffuser le signal internet en mode Point d’Accès Internet, de capteurs IOT (8) et photovoltaïque (8) (présence, luminosité), équipé d’un module solaire totalement réglable pour obtenir la meilleure orientation de celui-ci indépendamment de la position d’éclairage, de deux, projecteurs LED (7), d’un capteur infrarouge (9), de trois batteries (10).

Le foyer ou tête (4) du lampadaire peut se programmer selon trois modes : démo, off ou automatique, au contact ou à distance en fonction de l’orientation souhaitée.

La tension d’alimentation et la puissance de fonctionnement du système sont respectivement de 12V et de 30W à 120 Watts en fonction de l’espace à couvrir.

Le cône d’éclairage (1 ) de l’invention, avec ses capteurs IOT (8) et ses différents modules permet de prolonger le réseau wifi classique, de détecter et de signaler des présences et aussi d’envoyer des informations, de capter et d’afficher des données météorologiques de la zone éclairée, de jour comme de nuit : température, taux de dioxyde de carbone, pluviométrie, ombrage et bien d’autres encore.

Le système conçu pour éclairage public conforme à l’invention tient ses nombreux avantages de ses caractères écologiques, économique, de télécommunication et d'éclairage :

- il cumule à lui seul les fonctions d’éclairage public et de connexion internet haut débit ;

- il est moins coûteux et plus facile à déployer qu’un réseau de télécommunication ou un réseau électrique ordinaire ;

- il est autonome et consomme peu d’énergie pour un éclairage parfait ;

- il est écologique : le cône d’éclairage est bien orienté pour ne pas gêner les insectes et les oiseaux, il est exempt d’onde électromagnétique et capable de mesurer et afficher des données météorologiques ;

- il a un usage sécuritaire par son système de détection de présence ;

- il est très adapté aux zones où les besoins d’éclairage public et de connectivité Internet sont énormes.

Les autres caractéristiques apparaîtront clairement à la lecture de la description suivante qui se rapporte à un exemple de réalisation non limitatif, défini par la planche 1 comportant les figures 1 et 2. La figure 1 présente une vue générale de l’invention et la figure 2 donne une présentation succincte des modules de commande.

Le lampadaire solaire autonome et sans fil, avec une tête (4) intelligente bénéficie de la combinaison des dernières avancées technologiques et intègre un ensemble de lampes LED de très grand rendement, ainsi qu’une connexion internet haut débit fournie par leur lumière. Le module solaire qui accompagne la tête de lampadaire (4) est un module totalement réglable pour obtenir la meilleure orientation de celui-ci indépendamment de la position d’éclairage.

Le dispositif d’éclairage conforme à l’invention se compose d’un mât (2) en matière plastique recyclé d’environ 6m à 8m de longueur portant trois ports USB (5) dans sa partie inférieure et sur lequel sont montés un ou deux foyers (4) opposés et décalés l’un par rapport à l’autre avec possibilité de mouvement glissant sur la partie supérieure du mât (2), et un panneau solaire (6). Le mat (2) porte aussi à son sommet, deux caméras IP (3) muni de détecteur de mouvement haute fréquence (HF) et sensibilité comprise en 5-1 Om environ suivant les conditions

Chaque foyer (4) est équipé d’un module LI-FI qui sert à capter et diffuser le signal internet en mode Point d’Accès Internet, de capteurs IOT (8) et photovoltaïque (8) (présence, luminosité), équipé d’un module solaire cristallin (50W, 5V), orientable indépendamment de la tête (4), ayant une hauteur ensoleillement hors sol de 4 à 6 m. ; de deux, projecteurs LED (7), d’un capteur infrarouge (9), de trois batteries (10) lithium 144 Wh, 3,7V, ayant un temps de charge de 5H en période d’ensoleillement maximum et une autonomie de 2 à 3 jours avec un taux de charge à 100% selon le mode d’utilisation.

Le foyer ou tête (4) du lampadaire peut se programmer selon trois modes : démo, off ou automatique, au contact ou à distance en fonction de l’orientation souhaitée.

La tension d'alimentation et la puissance de fonctionnement du système sont respectivement de 12V et de 30W à 120 Watts en fonction de l’espace à couvrir.

Le cône d’éclairage (1) de l’invention, avec ses capteurs et ses différents modules permet de prolonger le réseau wifi classique, de détecter et de signaler des présences et aussi d’envoyer, de capter et d’afficher des données météorologiques de la zone éclairée, de jour comme de nuit : température, taux de dioxyde de carbone, pluviométrie, ombrage et bien d’autres encore.

Le lampadaire solaire Intelligent est utilisé pour l’éclairage et la diffusion du signal internet. Le cône du lampadaire (1) est composé de plusieurs lampes LED haute efficacité, de consommation 10W maximum pour assurer un éclairage parfait. Le dispositif est également muni d’un module pour capter et diffuser le signal internet en mode Point d’Accès Internet, de capteurs (présence, luminosité), de caméra IP.

La tête de lampadaire (4) se programme en différents modes démo, OFF et automatique avec plusieurs options, sur le terrain et à distance en fonction des besoins souhaités. Le temps d’allumage fort avec détecteur HF varie entre 20s et 30s avec un voyant de fonctionnement pour chaque mode d’emploi. Ainsi :

- Le mode démo : correspond uniquement aux tests pour tous les types d’éclairage extérieur ;

Le mode OFF : correspond à la mise hors service du système ;

- Le mode Automatique : correspond l’auto-allumage du système avec ses différentes options : par exemple :

* option 1 : taux d’éclairage de 100% pendant 1H de service autonome, 70% après pendant 3H de service autonome et 30% de taux d’éclairage jusqu’à l’aube en éclairage ;

*option 2 : taux d’éclairage de 100% pendant 4H de service autonome, 40% après un taux d’éclairage jusqu’à l’aube en éclairage ;

Pour éviter une décharge profonde des batteries, le système décidera de façon autonome de son arrêt pour une sécurité des équipements et pour un bon fonctionnement des modes utilisant le détecteur de présence HF, l’éclairage doit être placé en champs libre au maximum, et éloigné de surfaces importantes métalliques ou partiellement conductrices, arbres, ou autres 5 perturbateurs électriques ou magnétiques

[10]

Claims (7)

1. [10]

   REVENDICATIONS

   1- Système de lampadaire d’éclairage public caractérisé en ce qu’il est solaire et doté de combinaison d’électroniques avec microprocesseur qui le rendent autonome intelligent et intègre un ensemble de lampes LED de très grand rendement, permettant une connexion internet LI-FI, haut débit fournie par sa lumière et capable d’une localisation et d’affichage de données métrologiques.
2. 2- Lampadaire solaire intelligent selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’il est constitué d’un mât (2) comportant un ou deux foyers (4) opposés et décalés l’un par rapport à l’autre avec possibilité de mouvement glissant sur la partie supérieure, trois ports USB (5), deux caméras IP (3) et un panneau solaire (6).
3. 3- Lampadaire solaire intelligent selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que chaque foyer (4) est équipé d’un module LI-FI qui sert à capter et diffuser le signal internet en mode Point d’Accès Internet et de capteurs IOT (8) et photovoltaïque (8).
4. 4- Lampadaire solaire intelligent selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le panneau solaire (6) est équipé d’un module solaire totalement réglable pour obtenir la meilleure orientation de celui-ci indépendamment de la position d’éclairage.
5. 5- Lampadaire solaire intelligent selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que chaque foyer (4) possède deux projecteurs LED (7), un capteur infrarouge (9), trois batteries (10).
6. 6- Lampadaire solaire intelligent selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le foyer ou tête (4) du lampadaire peut se programmer selon trois modes : démo, off ou automatique, au contact ou à distance en fonction de l’orientation souhaitée.
7. 7- Lampadaire solaire intelligent selon les revendications 1, 3 et 5, caractérisé en ce que le cône d’éclairage (1), permet de prolonger le réseau wifi classique, de détecter et de signaler des présences et aussi d’envoyer, de capter et d’afficher des données météorologiques telles que : température, taux de dioxyde de carbone, pluviométrie, ombrage et bien d’autres encore.