WO2017118804A1 - Dispositif d'éclairage amélioré pour véhicules vulnérables - Google Patents

Dispositif d'éclairage amélioré pour véhicules vulnérables Download PDF

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WO2017118804A1
WO2017118804A1 PCT/FR2017/000008 FR2017000008W WO2017118804A1 WO 2017118804 A1 WO2017118804 A1 WO 2017118804A1 FR 2017000008 W FR2017000008 W FR 2017000008W WO 2017118804 A1 WO2017118804 A1 WO 2017118804A1
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WO
WIPO (PCT)
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sources
frequency
lighting device
vehicle
light
Prior art date
Application number
PCT/FR2017/000008
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English (en)
Inventor
Philippe Guichard
Original Assignee
LOUET Bastien
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Filing date
Publication date
Application filed by LOUET Bastien filed Critical LOUET Bastien
Publication of WO2017118804A1 publication Critical patent/WO2017118804A1/fr

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    • B60Q—ARRANGEMENT OF SIGNALLING OR LIGHTING DEVICES, THE MOUNTING OR SUPPORTING THEREOF OR CIRCUITS THEREFOR, FOR VEHICLES IN GENERAL
    • B60Q1/00—Arrangement of optical signalling or lighting devices, the mounting or supporting thereof or circuits therefor
    • B60Q1/26—Arrangement of optical signalling or lighting devices, the mounting or supporting thereof or circuits therefor the devices being primarily intended to indicate the vehicle, or parts thereof, or to give signals, to other traffic
    • B60Q1/46—Arrangement of optical signalling or lighting devices, the mounting or supporting thereof or circuits therefor the devices being primarily intended to indicate the vehicle, or parts thereof, or to give signals, to other traffic for giving flashing caution signals during drive, other than signalling change of direction, e.g. flashing the headlights or hazard lights
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Q—ARRANGEMENT OF SIGNALLING OR LIGHTING DEVICES, THE MOUNTING OR SUPPORTING THEREOF OR CIRCUITS THEREFOR, FOR VEHICLES IN GENERAL
    • B60Q1/00—Arrangement of optical signalling or lighting devices, the mounting or supporting thereof or circuits therefor
    • B60Q1/26—Arrangement of optical signalling or lighting devices, the mounting or supporting thereof or circuits therefor the devices being primarily intended to indicate the vehicle, or parts thereof, or to give signals, to other traffic
    • B60Q1/28—Arrangement of optical signalling or lighting devices, the mounting or supporting thereof or circuits therefor the devices being primarily intended to indicate the vehicle, or parts thereof, or to give signals, to other traffic for indicating front of vehicle
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    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
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    • B62J6/02—Headlights
    • B62J6/022—Headlights specially adapted for motorcycles or the like
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62J—CYCLE SADDLES OR SEATS; AUXILIARY DEVICES OR ACCESSORIES SPECIALLY ADAPTED TO CYCLES AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, e.g. ARTICLE CARRIERS OR CYCLE PROTECTORS
    • B62J6/00—Arrangement of optical signalling or lighting devices on cycles; Mounting or supporting thereof; Circuits therefor
    • B62J6/02—Headlights
    • B62J6/028—Headlights specially adapted for rider-propelled cycles with or without additional source of power
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62J—CYCLE SADDLES OR SEATS; AUXILIARY DEVICES OR ACCESSORIES SPECIALLY ADAPTED TO CYCLES AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, e.g. ARTICLE CARRIERS OR CYCLE PROTECTORS
    • B62J6/00—Arrangement of optical signalling or lighting devices on cycles; Mounting or supporting thereof; Circuits therefor
    • B62J6/04—Rear lights
    • B62J6/045—Rear lights indicating braking
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
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    • B62J6/00—Arrangement of optical signalling or lighting devices on cycles; Mounting or supporting thereof; Circuits therefor
    • B62J6/05—Direction indicators
    • B62J6/055—Electrical means, e.g. lamps

Definitions

  • the present invention relates to a lighting device for land vehicle, particularly road. It preferably relates to the main front lighting, rear lighting, and more generally the vehicle signal lights, wherever they are, such as side marker lamps.
  • the object of the invention is to improve safety on the roads and to save many lives.
  • Some vehicles are more vulnerable, which reinforces the need to make them more visible to other drivers in certain circumstances. Indeed, vulnerable vehicles, for example two-wheeled and similar, are less visible because of their smaller size and their agility in traffic. This increases the probability of collision compared to other vehicles. During the day and at night, some of the collisions are caused by the fact that these vehicles are not identified as such by other drivers, or are identified too late. Drivers and passengers of these vehicles are particularly vulnerable in the event of a collision, which statistically increases the severity of the collisions.
  • observationer any person having in his field of vision the vehicle equipped with the lighting device described, whether in direct or indirect view.
  • flashing device any of the devices described below. There are four categories of known flashing devices:
  • Blinking is about 1 Hz.
  • 3- bicycle or pedestrian signal lights which constantly flash, usually around 5 to 24 Hz in a fixed manner or more, especially if the frequency depends on the speed of the vehicle.
  • the frequency is chosen low enough to be perfectly perceptible, even in the center of the observer's field of vision.
  • the flashing frequency depends on the rotational speed of the alternator. This blinking is not noticeable with the incandescent lamps but becomes it with the LEDs; at low speed, it brings the advantage above. It then becomes imperceptible at high speed beyond about 60 Hz; for a given bicycle, the frequency covers a very wide range depending on the speed, from some hertz to more than 100 Hz.
  • 4 - flashing devices of special vehicles police, ambulances, firefighters, etc. Their flashing is also around a few Hz for the same reason as the previous examples, and their color is specific: blue or orange so as to identify the type of special vehicle.
  • Bike devices generally have the highest frequency among all flashing devices. There are two reasons for this. The first reason is that such a light source would cause unacceptable visual fatigue for the user of the bicycle when it is used as the main lighting at the front. The second reason is that such flashing lighting is generally not provided for in the road regulations in many countries because of the visual fatigue that can cause other users. Tolerance allows many cyclists to use them as long as their power is limited and a predominantly reserved use for bicycles, pedestrians, and stand-alone electric vehicles, comparable to motorized pedestrians rather than real ones. vehicles.
  • patent PCT / EP2008 / 062202 for example describes safety distance holding rear lights arranged and modulated so as to warn the follower vehicle that the spacing distance becomes too low; for this, the device cited uses a very low modulation frequency to remain consciously perceptible even in central vision (preferably a few hertz and necessarily less than 24Hz), and an arrangement of the spacing sources for the same purpose as that also used for the present invention.
  • a color difference such as yellow for vulnerable vehicles is a solution that would be effective day and night.
  • Such a color was also the rule in some European countries before the adoption of a common code of the road with white low beam.
  • the attention of the observer is not particularly attracted when the vulnerable vehicle is at the periphery of the field of vision, despite the difference in color; There are two reasons for this.
  • the first reason is physiological, the second is related to the importance criteria managed by the brain.
  • the first reason is a density of cones - the cells sensitive to color - much lower in the parts of the retina excited peripheral vision: therefore, it is more difficult to discern colors in this area.
  • the second reason is the importance given by the brain to the blinking, which will attract attention, whereas a constant light will not attract it.
  • a first disadvantage is the driver's visual fatigue when the total lighting power is not constant.
  • a second disadvantage is the visual fatigue of other users even when the differentiation is not helpful.
  • a third disadvantage is a confusion of the vehicle equipped, as a vulnerable vehicle, with the existing flashing lights mentioned above.
  • the invention allows at least subliminal differentiation of two-wheelers by other drivers through a subtle flicker perceived only when the two-wheel is both close and perceived laterally.
  • An electronic modulator modulates sources in phase opposition at constant total brightness and at a frequency fq perceived as scintillating in the peripheral areas of the retina but continues in its central region.
  • the effect subtly attracts the driver's attention only in the lateral and below a critical distance, because the gap is chosen so that the projection of (e) on its retina is greater than the angular resolution of the fovea when the observer directly looks at the lighting device at a distance less than a critical distance.
  • the lighting device combines the spatial and frequency distribution characteristics of the light emitted in such a way as to make it possible to differentiate the vulnerable vehicles from the eyes of the other conductors, in an improved manner with respect to the prior art in that this differentiation is effective only in the situations where it is required, while not causing any inconvenience or difference of perception in all other conditions, nor any inconvenience to the driver of said vulnerable vehicle.
  • the first object of the device according to the invention is to enable any vehicle driver or any observer to identify a vehicle equipped with said device when it appears in the field of vision of said driver or observer by the periphery of said field of vision and only when the distance between said conductor or observer is less than a distance that corresponds substantially to the resolving power of the human eye.
  • the present invention has the second object of providing day and night differentiation.
  • the third object of the present invention is to make the equipped vehicle appear in the same manner as the non-equipped vehicles, that is to say without blinking, when the equipped vehicle appears in the short-sighted observer's gaze axis. distance
  • the fourth object of the present invention is to make the equipped vehicle appear in the same way as the non-equipped vehicles, that is to say without blinking, when the distance is large.
  • the fifth object of the present invention is to increase this differentiation when it brings additional security, and to mitigate it when such a differentiation is unnecessary.
  • the present invention has the sixth object of providing its advantages without significant penalty on the power consumption at light power identical to that of a constant lighting.
  • the present invention has the seventh object of not causing visual fatigue of the driver.
  • the object of the present invention is to provide no additional visual fatigue compared to constant lighting for other long-distance users.
  • the present invention has the ninth object of reducing the glare of an observer when he crosses closely the equipped vehicle.
  • the present invention has for tenth object to visually differentiate existing flashing devices, including the four types mentioned above.
  • the present invention has for eleventh object to increase the perception of the vehicle equipped with movement by a spatial alternation added to the time alternation.
  • the lighting device uses any known light sources.
  • the light sources will be consisting of light-emitting diodes - abbreviation LED in English language.
  • LEDs have many advantages, including their energy efficiency, their durability when power and modulated, as well as their high bandwidth that allows modulation at high light frequency.
  • the LEDs are powered either by direct voltage directly or by means of an electronic module for modulating the light intensity.
  • the light sources are arranged and modulated so as to achieve its objects by using the characteristics of human vision according to the position of the sources in the field of view and their angular separation.
  • Physiological and functional aspects of the human eye are now described; it is in fact the assembly consisting of the device according to the invention and the human eye which makes it possible to obtain the desired and new technical effect.
  • the device according to the invention is based on the physiological and functional characteristics of human eye perception.
  • the eye is not simply comparable to an electronic image sensor, whose brain simply ensures the treatment of the image that forms on the retina and that would be transmitted as such by the optic nerve.
  • Information processing by neural networks starts in the retina and the optic nerve. This treatment influences the spatial and temporal resolution characteristics of the eye.
  • the light-sensitive cells are not independent of their neighbors: the information is processed according to their local spatial clustering - in other words, spatial frequency - and according to their temporal frequency. Spatial resolution and temporal resolution are not independent; they depend in addition to local and global luminosities. These characteristics, not independent of each other, also depend on the area of the retina that is excited, and the spatial extent of this area. Numerous anatomical and medical publications on this subject can be found, including, for example, "Vision and Visualization" by P.Denieul, H.Brettel, A.Monot and F.Vienot.
  • the device according to the invention exploits so as to obtain the desired new technical effect, namely a better detection of vulnerable vehicles by the drivers.
  • other vehicles without the disadvantages of the prior art, in particular the disadvantages of visual discomfort for the driver of the vehicle equipped with the invention and for observers.
  • a first property of human vision is that a flashing light source is better detected than a constant source, of equal size and intensity: it is this property that is exploited by the known flashing devices mentioned above, and more generally by any flashing device.
  • a second property is that a flashing source is, according to its frequency, detected as flashing at the periphery of the field of vision while it is perceived substantially constant in the center, in line with the gaze. It is said that the temporal bandwidth of the eye varies according to the area of the retina. The bandwidth is defined by a cutoff frequency, or critical flicker frequency; for example, see "The peripheral critical flicker frequency, E.Hartmann et al., University of Kunststoff, Nov. 20, 1978).
  • a third property is the variation of the spatial resolution according to the area of the retina: the power of resolution of the eye is much higher than the center with respect to the periphery. This means that two points of small angular deviation are well identified as two points in the center of the gaze, and as a single point on the periphery. This phenomenon was exploited for example for some flight simulators, where the peripheral image remained coarse while the image in the center was detailed, which allowed a saving of computing power. For close to the field of the invention, it has been exploited for example by devices such as that described by the patent PCT / EP2008 / 062202 cited above.
  • Patent PCT / EP2008 / 062202 discloses safety distance holding rear lights arranged and modulated so as to prevent the follower vehicle if the distance becomes too weak: each fire, consisting of two sources very close to each other is perceived as a single source beyond a certain distance, even in the axis of the gaze. It is noted that said patent uses a modulation of the two sources with a technology similar to that of the present invention, but in a frequency domain incompatible with that of the invention; indeed, the technical effect sought by the cited patent is the conscious perception of flicker in the axis of the gaze; this effect is opposite to that of the present invention, which makes the modulation frequency ranges necessarily disjoint.
  • a fourth property of human vision is that the first three are not independent of each other, nor independent of brightness: the spatial resolution will depend on the frequency, or conversely the temporal resolution will also depend on the spatial angular difference and brightness, in addition to depending on the position in the field of view.
  • the invention consists in arranging and controlling the light sources in such a way that any observer perceives them constant when the situation does not require a particular identification of the equipped vehicle, and flashing when it is preferable for the safety of the equipped vehicle that the observer identifies it well as a vulnerable vehicle, typically a two-wheeler.
  • the main lighting device for a vehicle comprises a plurality of light sources each comprising one or more light-emitting diodes (LEDs) illuminating in the same direction as well as an electronic modulator for supplying and modulating said sources, at least two sources (1) and (2) having a set geometry distinct from each other being modulated in light intensity at a frequency fq alternating with one another so that the sum of the light intensities is substantially constant. It is characterized in that the frequency fq is higher than the critical temporal fusion frequency of the central retina zone of the average human eye, and lower than the critical temporal fusion frequency of the peripheral zones of said retina, said critical frequencies corresponding to perception conditions where the two sources are perceived close to each other, the modulation frequency being between 30 and 55 Hz.
  • LEDs light-emitting diodes
  • the lighting device comprises light sources alternately modulated with respect to each other arranged geometrically so as to allow an observer located at a distance less than a critical distance OD of the order of 30 meters and in an azimuth away from at least a few degrees from the axis of the gaze, a perception of flashing from one source relative to the other alternately, and a lack of perception of blinking beyond this distance.
  • the geometry of the light sources is carried out according to one of the two following preferred ways, functionally equivalent and not exclusive of each other: 1.
  • the distance between the barycenters of the apparent surfaces of two modulated sources alternately is between 6 and 30 centimeters.
  • the difference between the dimensions according to any axis, of two modulated sources alternately is between 6 and 30 centimeters.
  • the modulation frequency between 35 Hz and 55 Hz is adjusted by the manufacturer according to the desired application, that is to say the lighting power, the surface of the sources, the desired perception distance D0, and finally the ambient brightness.
  • a frequency of approximately 47 Hz makes it possible to obtain the desired technical effect.
  • a critical distance D0 of about 30 meters has been chosen, a spacing between the centers of gravity of the sources of about 20 to 25 centimeters gives satisfaction with a frequency of 47 Hz plus or minus 5 Hz.
  • intervals in which we can choose the frequencies and the spacing between the sources but it is not useful nor easy to define a complex formula which defines them exactly in functions of the parameters such as the critical distance D0 wanted , the ambient light conditions, the power of the lighting, or the relative power between the "on” and “off” states of the sources. This is in the field of development for each application, the achievement of the technical effect claimed by the invention being acquired with the solution described.
  • the light sources are controlled in all or nothing alternately with respect to each other, so as to limit the energy losses in the transients.
  • the light sources are controlled in light intensity by any periodic signal so that the sum of the light intensities is substantially constant.
  • the frequency is adjusted according to the ambient brightness and that of the sources, so as to optimize the desired effect in all situations.
  • the device then comprises at least one electronic ambient light sensor connected to the modulation device, enabling it to adjust the frequency fq according to the ambient light and that of the sources as well as the desired critical distance.
  • FIG. 1 illustrates the perception of a vehicle equipped with the device according to the invention by an observer (O) in a simple embodiment with two light sources (1) and (2), placed at the front of a vulnerable vehicle (3) as the main lighting.
  • FIG. 2 illustrates a preferential control function of two light sources (1) and (2) substantially in phase opposition at frequency fq and duty cycle substantially of 50%; the light intensities are represented by the curves 11 and 12 respectively.
  • FIG. 3 illustrates an embodiment of the control device of two light sources (1) and (2) powered and modulated by an electronic or analog electronic device (4), itself powered by an electric generator (5). ).
  • FIG. 4 describes a simple embodiment of the electronics (4) of said control device.
  • Figure 5 illustrates an embodiment with two sources (1) and (2) nested.
  • Figure 6 illustrates an embodiment with two concentric sources (1) and (2).
  • FIG. 7 illustrates an embodiment with two sources (1) and (2) crosswise, each source being constituted by two groups of lamps. Embodiments are now presented.
  • the two light sources there are two light sources (1) and (2) of the same power at the front of a vulnerable vehicle (3).
  • the two sources are distant from a gap (e), typically from three to thirty centimeters.
  • This difference (e) is chosen so that for an observer (0), (e) is greater than the angular resolution of certain areas of the retina when the observer (O) looks at the lighting device a distance ( D) less than a specified distance OD and less than said angular resolution when the distance (D) is greater than DO.
  • This difference is chosen in conjunction with the frequency (fq) of modulation of each light source.
  • the distance OD is called critical distance.
  • the electronic device (4) produces periodically modulated illumination at the same frequency (fq) for the two sources, and in phase opposition between the two zones, that is, when one zone is on, the other is off and vice versa.
  • the modulation curve is chosen such that the total luminous power Pt, sum of the light powers of the sources (1) and (2) is substantially constant.
  • Each of the two zones therefore has a peak lighting power which corresponds to the totality of the luminous flux sought.
  • a square-type modulation provides benefits of power consumption and simplicity.
  • Figures 3 and 4 illustrate a practical embodiment of the modulation device (4) to obtain the desired technical effect, in an analog version; it produces an alternating lighting of (1) and (2) substantially in all or nothing and substantially with balanced lighting times between (1) and (2), this balance not being required to obtain the desired technical effect .
  • FIG. 2 illustrates a preferential control function of two light sources (1) and (2) substantially in phase opposition at frequency fq and duty cycle substantially of 50%; the light intensities are represented by the curves 11 and 12 respectively. Other embodiments are now described.
  • Each source can itself be composed of multiple sources, for example LEDs. We then speak of groups of sources.
  • the arrangement of the light sources is a juxtaposition of two sources as shown in FIG.
  • two sources are superimposed, or form any angle with the vertical.
  • two groups of light sources are nested and their centroids are distant from (e).
  • the modulation is all or nothing in a preferred embodiment.
  • the modulation adopts any waveform, provided that the sum of the light powers of all sources is substantially constant.
  • the modulation may be different depending on the color, since the sum of the colors gives the desired color for lighting: for example, in a three-source application, each source can alternate blue, green, and green. red alternating with the other two sources, all giving a medium white light, which is perceived entirely white long distance.
  • the images of the two sources 1 and 2 are then formed on a peripheral zone of the retina, with an angular difference between them greater than the minimum resolution of the eye.
  • the frequency being chosen just below the temporal cut-off frequency of said zone, the observer (O) perceives a flashing. This allows it to differentiate this source from the light sources of other vehicles through the attraction properties of the attention of a flash compared to a constant source.
  • This blinking is doubly perceived: as a temporal flickering and as a spatial blinking: indeed sources 1 and 2 project separate images on the retina, alternately.
  • the first object is reached.
  • the flashing frequency (fq) is chosen sufficiently fast so that the light device is perceived as non-flashing when it is projected in an area near the center of the retina, ie close to the fovea, whose time-out frequency is less than that of the periphery.
  • the flashing is not perceived because the temporal cutoff frequency of the fovea is less than the flashing frequency (fq).
  • the observer (O) can perceive only one global light source; gold, the overall intensity is constant; the blinking can not be perceived: the fourth object is reached.
  • the device according to the invention has the specification of not dazzling more than the prior art, it being understood that the differentiation is not useful under these conditions, but that the perception or no blinking is a negligible fact compared to glare.
  • the four existing flashing devices cited in the prior art do not operate at constant luminous power as a rule. Examples include flashing lights for bicycles, whether fixed or variable frequency. Some known devices have a substantially constant total light intensity, for example for flash units of emergency vehicles: the goal is essentially to avoid fluctuations in the electrical intensity.
  • An example is WO 2015/035272 SMITH et al. In this case, they are modulated at a frequency much lower than the temporal resolution of the eye irrespective of the area of the retina concerned, since the aim is that the observer perceives flashes in all situations.
  • the vehicle (3) If the vehicle (3) is at constant azimuth relative to the observer (3), it will perceive an alternating flashing. If the raising of the vehicle (3) is moved relative to the observer (3), the latter will perceive in addition a spatial alternation; for example, in the form of a dotted line if the sources 1 and 2 are juxtaposed, or in the form of a slot if they are superimposed: this difference enables the observer (3) to better perceive the lateral relative movement. The eleventh object is reached.
  • the essential application is the main front lighting.
  • the invention is preferably intended for land vehicles, particularly motorized two-wheelers. It can be applied to other types of vehicles.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Lighting Device Outwards From Vehicle And Optical Signal (AREA)

Abstract

L'objet de l'invention une différenciation au moins subliminale des deux-roues par les autres conducteurs grâce à un subtil papillotement perçu uniquement lorsque le deux-roues est à la fois proche et perçu latéralement. Deux sources de type LED (1) et (2) l'avant d'un véhicule (3) sont écartées d'une distance (e). Un modulateur électronique module les sources en opposition de phase à luminosité totale constante et à une fréquence fq perçue comme scintillante dans les zones périphériques de la rétine mais continue dans sa région centrale, c'est-à-dire supérieure à 30 Hz et inférieure à 55 Hz. L'effet attire subtilement l'attention du conducteur (O) uniquement en latéral et en-dessous d'une distance critique (D0), car l'écart est choisi de manière à ce que la projection de (e) sur sa rétine soit plus grande que la résolution angulaire de la fovéa lorsque l'observateur (O) regarde directement le dispositif d'éclairage à une distance (D) inférieure la distance critique (D0).

Description

Dispositif d'éclairage amélioré pour véhicules vulnérables
La présente invention concerne un dispositif d'éclairage pour véhicule terrestre, plus particulièrement routier. Il concerne préférentiellement l'éclairage principal avant, l'éclairage arrière, et plus généralement les feux de signalisation du véhicule, où qu'ils soient, tels que les feux de position latéraux. L'objectif de l'invention est d'améliorer la sécurité sur les routes et de sauver de nombreuses vies.
Certains véhicules sont plus vulnérables, ce qui renforce la nécessité de les rendre plus visibles par les autres conducteurs dans certaines circonstances. En effet, les véhicules vulnérables, par exemple les deux roues et assimilés, sont moins visibles du fait de leur plus petites dimensions et de leur agilité dans la circulation. Ceci augmente la probabilité de collision par rapport aux autres véhicules. De jour comme de nuit, une partie des collisions est causée par le fait que ces véhicules ne sont pas identifiés comme tels par les autres conducteurs, ou bien sont identifiés trop tardivement. Les conducteurs et passagers de ces véhicules sont particulièrement vulnérables physiquement en cas de collision, ce qui augmente statistiquement la gravité des collisions.
Ces véhicules sont équipés de dispositifs de signalisation connus. Certains types de dispositifs sont communs à tous les véhicules, tels que les éclairages avant arrière, ainsi que les clignotants. D'autres sont spécifiques, tels les surfaces réfléchissantes de types catadioptres sur les roues, le châssis, ou les vêtements du conducteur, ou encore l'obligation d'allumer les feux de croisement de jour pour les deux roues dans certains pays.
Pour les bicyclettes, un dispositif spécifique a fait son apparition avec la banalisation de l'électronique embarquée, et plus encore celle des lampes à diodes électroluminescentes : il s'agit du clignotement permanent des feux, qu'ils soient avant - éclairage principal en général blanc - ou arrière, en général rouge. Ces lumières clignotantes ont fait leur apparition sur les bicyclettes et même les piétons. Historiquement, ce sont les feux rouges qui sont apparus les premiers, avant que les diodes blanches à forte puissance ne soient disponibles.
On présente maintenant l'état de la technique antérieure.
Dans la suite, on nommera « observateur » toute personne ayant dans son champ de vision le véhicule équipé du dispositif d'éclairage décrit, que ce soit en vue directe ou indirecte.
Dans la suite du texte, on attribuera le terme « constant » à toute source non clignotante, par opposition à une source lumineuse clignotante. Dans la suite, on appellera « dispositif clignotant » l'un quelconque des dispositifs décrits ci-dessous. On citera quatre catégories de dispositifs clignotants connus :
1 - les clignotants classiques de signalisation de changement de direction, généralement oranges mais parfois rouges, comme aux U.S.A.
Le clignotement se fait à environ 1 Hz.
2 - les feux allumés de manière continue en temps normal, mais qui clignotent rapidement pour signaler des circonstances particulières. On citera des feux arrière indicateurs de freinage qui indiquent un freinage violent en clignotant rapidement : certaines automobiles sont équipées d'un tel dispositif destiné à avertir de la brutalité du freinage. Le clignotement se fait aux alentours de 3 à 7 Hz environ pour être parfaitement perceptible, même en plein centre du champ visuel de l'observateur.
3- les feux de signalisation de bicyclette ou pour piéton, qui clignotent en permanence, usuellement autour de 5 à 24 Hz de manière fixe ou plus notamment si la fréquence dépend de la vitesse du véhicule. Lorsqu'elle est fixe, la fréquence est choisie suffisamment basse pour être parfaitement perceptible, même en plein centre du champ visuel de l'observateur. Pour les éclairages de bicyclette alimentés par un alternateur, la fréquence de clignotement dépend de la vitesse de rotation de l'alternateur. Ce clignotement n'est pas perceptible avec les lampes à incandescence mais le devient avec les LED ; à basse vitesse, il apporte l'avantage ci-dessus. Il devient ensuite imperceptible à haute vitesse au- delà d'environ 60 Hz ; pour une bicyclette donnée, la fréquence couvre une plage très large selon la vitesse, de quelque hertz à plus de 100Hz. 4 - les dispositifs clignotants des véhicules spéciaux : police, ambulances, pompiers, etc. Leur clignotement se situe également aux alentours de un à quelques Hz pour la même raison que les exemples précédents, et leur couleur est spécifique : bleue ou orange de manière à permettre l'identification du type de véhicule spécial.
Le point commun à tous les dispositifs clignotants est une fréquence de clignotement basse, de manière que la source lumineuse soit nettement discernable comme clignotante par différence avec les lumières non clignotantes, quelle que soit la position du dispositif clignotant dans le champ de vision de l'observateur, quelle que soit la distance d'observation, et quelle que soit la luminosité ambiante.
Les dispositifs pour bicyclettes ont généralement la fréquence la plus élevée parmi tous les dispositifs clignotants. Il y a deux raisons à cela. La première raison est qu'une telle source lumineuse occasionnerait une fatigue visuelle inacceptable pour l'utilisateur de la bicyclette lorsqu'elle est utilisée comme éclairage principal à l'avant. La deuxième raison est qu'un tel clignotement d'éclairage n'est généralement pas prévu au code de la route dans de nombreux pays en raison justement de la fatigue visuelle qu'il peut engendrer chez les autres usagers. Une tolérance permet à de nombreux cyclistes de les utiliser à condition que leur puissance soit limitée et un usage réservé pour l'essentiel aux bicyclettes, piétons, et aux véhicules électriques individuels à position debout, assimilables à des piétons motorisés plus qu'à de vrais véhicules.
En complément des dispositifs clignotants, il existe des moyens de reconnaissance des véhicules par l'éclairage de jour d'une part, par la couleur d'autre part. En France, l'éclairage de jour des feux de croisement est obligatoire pour les motocyclettes. Les deux roues peuvent se différencier par un éclairage principal légèrement différent de celui des autres véhicules : par exemple tirant sur le jaune.
On citera enfin les dispositifs qui ont pour but d'apporter une information visuelle consciente au conducteur d'un véhicule suiveur grâce à une modulation lumineuse ; le brevet PCT/EP2008/062202 par exemple décrit des feux arrières de maintien de distance de sécurité agencés et modulés de manière à prévenir le véhicule suiveur que la distance d'espacement devient trop faible ; pour cela, le dispositif cité utilise une fréquence de modulation très basse pour rester consciemment perceptible même en vision centrale (préférentiellement de quelques hertz et forcément inférieure à 24Hz), ainsi qu'un agencement de l'écartement des sources dans le même but que celui utilisé aussi pour la présente invention.
On présente maintenant les inconvénients de la technique antérieure. On décrit maintenant les inconvénients de l'art antérieur vis-à-vis du besoin de différenciation des véhicules vulnérables par les autres conducteurs. Certains pays, comme la France, ont imposé un éclairage de jour du feu de croisement pour les deux roues. Ainsi, l'objectif de différentiation était atteint, mais seulement de jour. De nuit, le problème reste présent en totalité : en effet, tous les véhicules roulent alors avec un éclairage. De plus, la généralisation des feux de jour à LED sur tous les véhicules tend à réduire la différenciation voulue, même le jour.
Une différence de couleur, telle que le jaune pour les véhicules vulnérables est une solution qui serait efficace de jour comme de nuit. Une telle couleur était d'ailleurs la règle dans certains pays européen avant l'adoption d'un code de la route commun à feux de croisement blancs. Il reste toutefois des inconvénients :
1 : l'attention de l'observateur n'est pas particulièrement attirée lorsque le véhicule vulnérable est en périphérie du champ de vision, malgré la différence de couleur ; il y a deux raisons à cela. La première raison est physiologique, la seconde est liée aux critères d'importance gérés par le cerveau. La première raison est une densité de cônes - les cellules sensibles à la couleur - très inférieure dans les parties de la rétine excitées en vision périphérique : dès lors, on discerne plus difficilement les couleurs dans cette zone. La seconde raison est l'importance donnée par le cerveau au clignotement, qui va attirer l'attention, alors qu'une lumière constante ne l'attirera pas.
2. une perte d'efficacité de l'éclairage principal en termes d'éclairage de la route et une corruption des couleurs. Les dispositifs non clignotants sont d'un type commun à tous les véhicules. Ils ne permettent donc pas de différencier par exemple un deux roues d'un autre véhicule lorsqu'un tel véhicule dans le champ de vision d'un observateur par la périphérie.
Les dispositifs clignotants existants présentent eux aussi des inconvénients majeurs : un premier inconvénient est la fatigue visuelle du conducteur lorsque la puissance totale d'éclairage n'est pas constante. Un second inconvénient est la fatigue visuelle des autres usagers même lorsque la différenciation n'est pas utile. Un troisième inconvénient est une confusion du véhicule équipé, en tant que véhicule vulnérable, par rapport aux éclairages clignotants existants cités plus haut. On expose maintenant l'invention et ses avantages.
L'invention permet une différenciation au moins subliminale des deux- roues par les autres conducteurs grâce à un subtil papillotement perçu uniquement lorsque le deux-roues est à la fois proche et perçu latéralement.
Deux sources sont écartées d'une distance (e). Un modulateur électronique module les sources en opposition de phase à luminosité totale constante et à une fréquence fq perçue comme scintillante dans les zones périphériques de la rétine mais continue dans sa région centrale. L'effet attire subtilement l'attention du conducteur uniquement en latéral et en-dessous d'une distance critique, car l'écart est choisi de manière la projection de (e) sur sa rétine soit plus grande que la résolution angulaire de la fovéa lorsque l'observateur regarde directement le dispositif d'éclairage à une distance inférieure à une distance critique. Le dispositif d'éclairage selon l'invention conjugue les caractéristiques de distribution spatiale et fréquentielle de la lumière émise de manière à permettre de différencier les véhicules vulnérables aux yeux des autres conducteurs, de manière améliorée par rapport à l'art antérieur en ce que cette différenciation n'est effective que dans les situations où elle est requise, tout en n'entraînant aucune gêne ni aucune différence de perception dans toutes les autres conditions, ni aucune gêne pour le conducteur dudit véhicule vulnérable.
Le premier objet du dispositif selon l'invention est de permettre à tout conducteur de véhicule ou tout observateur d'identifier un véhicule équipé dudit dispositif lorsque celui-ci apparaît dans le champ de vision dudit conducteur ou observateur par la périphérie dudit champ de vision et uniquement lorsque la distance entre ledit conducteur ou observateur est inférieure à une distance qui correspond sensiblement au pouvoir de résolution de l'œil humain. La présente invention a pour deuxième objet d'apporter une différenciation de jour comme de nuit. La présente invention a pour troisième objet de faire apparaître le véhicule équipé de la même manière que les véhicules non équipés, c'est-à-dire sans clignotement, lorsque le véhicule équipé apparaît dans l'axe du regard de l'observateur à courte distance
La présente invention a pour quatrième objet faire apparaître le véhicule équipé de la même manière que les véhicules non équipés, c'est-à-dire sans clignotement, lorsque la distance est grande
La présente invention a pour cinquième objet d'augmenter cette différenciation lorsque celle-ci apporte un surcroît de sécurité, et de l'atténuer lorsqu'une telle différenciation est inutile.
La présente invention a pour sixième objet d'apporter ses avantages sans pénalité significative sur la consommation électrique à puissance lumineuse identique à celle d'un éclairage constant.
La présente invention a pour septième objet de ne pas engendrer de fatigue visuelle du conducteur.
La présente invention a pour huitième objet de n'engendrer aucune fatigue visuelle supplémentaire par rapport aux éclairages constants pour les autres usagers à grande distance.
La présente invention a pour neuvième objet de réduire l'éblouissement d'un observateur lorsqu'il croise de près le véhicule équipé.
La présente invention a pour dixième objet de se différencier visuellement des dispositifs clignotants existants, notamment des quatre types cités précédemment.
La présente invention a pour onzième objet d'augmenter la perception du véhicule équipé en mouvement par une alternance spatiale s'ajoutant à l'alternance temporelle.
Le dispositif d'éclairage selon l'invention utilise des sources lumineuses quelconques connues. Préférentiellement, les sources lumineuses seront constituées par des diodes électroluminescentes - abréviation LED en langue anglaise. Les LED présentent de nombreux avantages, parmi lesquels leur efficacité énergétique, leur durabilité lorsque leur puissance et modulée, ainsi que leur bande passante élevée qui permet une modulation à fréquence lumineuse élevée. Les LED sont alimentées soit par une tension continue directement, soit par l'intermédiaire d'un module électronique de modulation de l'intensité lumineuse.
Selon l'invention, les sources lumineuses sont agencées et modulées de manière à parvenir à ses objets en utilisant les caractéristiques de la vision humaine selon la position des sources dans le champ visuel et leur séparation angulaire. On décrit maintenant des aspects physiologiques et fonctionnels de l'œil humain ; c'est en effet l'ensemble constitué du dispositif selon l'invention et de l'œil humain qui permet d'obtenir l'effet technique recherché et nouveau.
Le dispositif selon l'invention s'appuie sur les caractéristiques physiologiques et fonctionnelles de la perception oculaire humaine. L'œil n'est pas simplement comparable à un capteur d'image électronique, dont le cerveau assurerait simplement le traitement de l'image qui se forme sur la rétine et qui serait transmise telle quelle par le nerf optique. Le traitement de l'information par les réseaux neuronaux commence dans la rétine et le nerf optique. Ce traitement influe sur les caractéristiques de résolution spatiale et temporelle de l'oeil. Les cellules sensibles à la lumière ne sont pas indépendantes de leurs voisines : les informations sont traitées selon leur regroupement local spatial - autrement dit fréquence spatiale - et selon leur fréquence temporelle. La résolution spatiale et la résolution temporelle ne sont pas indépendantes ; elles dépendent en plus des luminosités locales et globales. Ces caractéristiques, non indépendantes les unes des autres, dépendent également de la zone de la rétine qui est excitée, et de l'étendue spatiale de cette zone. On trouvera de nombreuses publications anatomiques et médicales sur le sujet, parmi lesquelles à titre d'exemple, « Vision et visualisation » de P.Denieul, H.Brettel, A.Monot et F.Vienot.
Ce sont ces caractéristiques de perception de l'oeil humain, très différentes des systèmes de vision artificielle, que le dispositif selon l'invention exploite de manière à obtenir l'effet technique nouveau voulu, à savoir une meilleure détection des véhicules vulnérables par les conducteurs des autres véhicules, sans les inconvénients de l'art antérieur, en particulier les inconvénients de gêne visuelle pour le conducteur du véhicule équipé de l'invention et pour les observateurs.
Comme arrière plan physique et physiologique auquel l'invention se réfère, on rappelle maintenant quelques propriétés particulières de la vision humaine, et l'intérêt que peuvent présenter ces propriétés pour améliorer la sécurité et sauver des vies sur les routes, en rendant les véhicules vulnérables plus visibles dans le flot de circulation, de jour comme de nuit. Dans la suite du texte, on appelle observateur tout usager de la route - qu'il soit conducteur de véhicule ou piéton - qui aperçoit le véhicule équipé du dispositif selon l'invention dans son champ de vision, de manière directe ou indirecte.
Dans la suite du texte, ainsi que les revendications, on considère ces propriétés comme assez peu variables d'un individu à un autre. En réalité il y une variabilité selon l'âge et l'individu, mais cette variabilité, par exemple concernant la fréquence de coupure temporelle, n'est pas très gênante pour l'invention, pas plus qu'elle ne remettait en cause le choix d'une fréquence universelle pour le cinéma (24Hz) bien que certaines personnes percevaient alors une discontinuité et d'autres non. Dans le cas de l'invention, il est important qu'un grand nombre d'observateurs perçoivent le papillotement comme il est voulu. Ne s'agissant pas d'un dispositif de conduite du véhicule ni d'information absolue et réglementaire des autres usagers - contrairement aux feux de freinages, aux indicateurs de direction, ou encore aux indicateurs de véhicules spéciaux - il n'est pas rédhibitoire que certains individus perçoivent peu la présence du dispositif dans leur champ de vision, quand d'autres, notamment plus jeunes, la perçoivent très nettement : le dispositif restera de toutes façons fortement réducteur d'accidents. Dans la suite du texte, le fait que l'on considère « l'oeil humain d'un adulte moyen » reste sous-entendu par souci d'allégement de la rédaction.
Une première propriété de la vision humaine est qu'une source lumineuse clignotante est mieux détectée qu'une source constante, à dimension et intensité égale: c'est cette propriété qui est exploitée par les dispositifs clignotants connus cités plus haut, et plus généralement par tout dispositif clignotant. Une deuxième propriété est qu'une source clignotante est, selon sa fréquence, détectée comme clignotante en périphérie du champ de vision alors qu'elle est perçue sensiblement constante au centre, dans l'axe du regard. On dit que la bande passante temporelle de l'œil varie selon la zone de la rétine. La bande passante est définie par une fréquence de coupure, ou fréquence critique de fusion (critical flicker frequency en anglais) ; on peut se référer par exemple au document « The peripheral critical flicker frequency, E.Hartmann et Al., university of Munich, 20 nov 1978). Cette caractéristique a du être prise en compte en télévision pour définir la fréquence de rafraîchissement de l'image : 50Hz est perçu comme quasi-constant quand un regardait directement une télévision à tube cathodique, alors qu'une telle télévision était perçue comme scintillante lorsqu'elle était perçue en périphérie du champ de vision. Avec les écrans CRT (cathodiques) de grande taille, la périphérie de l'image est perçue au-delà de la fovéa (zone centrale de la rétine à faible bande passante temporelle) ; les fabricants ont dû augmenter la fréquence d'affichage des images (de 50 à 100Hz) sans quoi le scintillement est perçu en permanence. C'est une illustration du phénomène dont le dispositif selon l'invention tire au contraire parti au lieu de tenter de l'éviter, en nouveauté par rapport à l'ensemble des dispositifs connus, par le choix judicieux d'une fréquence de modulation.
On citera une publication étudiant entre autre les moyens d'éviter le ressenti de scintillement latéral : « Analyse spatiale et spatio-temporelle de la stimulation visuelle à l'aide de la transformée en ondelettes par Marc Duval- Destin, 1991 , université dAix-Marseille ». La présente invention se singularise en exploitant au contraire volontairement cette sensibilité latérale accrue au scintillement.
Une troisième propriété est la variation de la résolution spatiale selon la zone de la rétine : le pouvoir de résolution de l'œil est très supérieur au centre par rapport à la périphérie. Cela signifie que deux points d'écart angulaire faible sont bien identifiés comme deux points au centre du regard, et comme un point unique à la périphérie. Ce phénomène a été exploité par exemple pour certains simulateurs de vol, où l'image périphérique restait grossière pendant que l'image au centre était détaillée, ce qui permettait une économie de puissance de calcul. Pour proche du domaine de l'invention, il a été exploité par exemple par des dispositifs tels que celui décrit par le brevet PCT/EP2008/062202 cité plus haut. Le brevet PCT/EP2008/062202 décrit des feux arrières de maintien de distance de sécurité agencés et modulés de manière à prévenir le véhicule suiveur si la distance devient trop faible : chaque feu, constitué de deux sources très proches l'une de l'autre est perçues comme une source unique au-delà d'une certaine distance, même dans l'axe du regard. On note que ledit brevet utilise une modulation des deux sources avec une technologique similaire à celle de la présente invention, mais dans un domaine de fréquence incompatible avec celui de l'invention ; en effet, l'effet technique recherché par le brevet cité est la perception consciente du scintillement dans l'axe du regard ; cet effet est opposé à celui de la présente invention, ce qui rend les plages de fréquence de modulation forcément disjointes.
Une quatrième propriété de la vision humaine est que les trois premières ne sont pas indépendantes entre elles, ni indépendantes de la luminosité : la résolution spatiale va dépendre de la fréquence, ou inversement la résolution temporelle va aussi dépendre de l'écart angulaire spatial et de la luminosité, en plus de dépendre de la position dans le champ de vision.
En conséquence, si on cherche à définir une plage de fréquence plus haute que la fréquence de coupure temporelle d'au moins une première zone de la rétine de l'oeil humain, et inférieure à la fréquence de coupure temporelle d'au moins une seconde zone de ladite rétine, on obtiendra une borne inférieure et une borne supérieure qui vont dépendre des conditions de luminosité relative entre les sources et la luminosité ambiante et de séparation spatiale des sources clignotantes sur la rétine. Le fabricant du dispositif selon l'invention devra donc ajuster les bornes de la zone de fréquence choisie en fonction de son besoin. Les valeurs extrêmes se situent dans la plage [24Hz-60Hz]. Pour un adulte moyen, l'intervalle efficace est plutôt de l'ordre de [30Hz-55Hz]. Les valeurs expérimentalement testées avec succès pour un éclairage de véhicule du type scooter se situent dans la plage [42Hz-52 Hz], avec un optimum de 45-47Hz dans les conditions d'essai avec toutes les personnes testées.
L'invention consiste à agencer et commander les sources lumineuses de telle manière que tout observateur les perçoive constantes lorsque la situation ne nécessite pas une identification particulière du véhicule équipé, et clignotantes lorsqu'il est préférable pour la sécurité du véhicule équipé que l'observateur l'identifie bien comme véhicule vulnérable, typiquement un deux-roues.
Plus précisément, à longue distance la perception de l'observateur sera celle d'un éclairage constant. A courte distance dans l'axe de vision, l'observateur verra toujours un éclairage constant. A courte distance hors de l'axe de vision, c'est-à-dire lorsque le véhicule équipé entre dans le champ de vision par la périphérie, l'observateur percevra un éclairage clignotant.
Ces effets sont obtenus en choisissant judicieusement une fréquence de clignotement (fq) inférieure à la résolution temporelle de la périphérie de la rétine, mais supérieure à la résolution temporelle de la fovéa, ainsi qu'en alternant l'éclairage d'au moins deux sources suffisamment proches l'une de l'autre pour être perçues de loin comme une seule, et enfin de manière que la puissance d'éclairage totale soit sensiblement constante à tout instant.
Le dispositif d'éclairage principal pour véhicule selon l'invention comporte une pluralité de sources lumineuses comportant chacune une ou plusieurs diode électroluminescentes (LED) éclairant dans la même direction ainsi qu'un modulateur électronique d'alimentation électrique et de modulation des dites sources, au moins deux sources (1) et (2) de géométrie d'ensemble distincte entre elles étant modulées en intensité lumineuse à une fréquence fq en alternance l'une de l'autre de manière que la somme des intensités lumineuses soit sensiblement constante. Il est caractérisé en ce que la fréquence fq est plus élevée que fréquence critique de fusion temporelle de la zone centrale de la rétine de l'oeil humain moyen, et plus basse que la fréquence critique de fusion temporelle des zones périphériques de ladite rétine, lesdites fréquences critiques correspondant à des conditions de perception où les deux sources sont perçues proches l'une de l'autre, la fréquence de modulation se trouvant située entre 30 et 55 Hz.
Le dispositif d'éclairage selon l'invention comporte des sources lumineuses modulées en alternance les unes par rapport aux autres disposées géométriquement de manière à permettre à un observateur situé à une distance inférieure à une distance critique DO de l'ordre de 30 mètres et dans un azimut à l'écart d'au moins quelques degrés de l'axe du regard, une perception des clignotements d'une source par rapport à l'autre en alternance, et une absence de perception de clignotement au-delà de cette distance.
Pour obtenir le résultat du paragraphe précédent, la géométrie des sources lumineuses est réalisée selon l'une des deux manières préférées suivantes, fonctionnellement équivalentes et non exclusives l'une de l'autre : 1. la distance entre les barycentres des surfaces apparentes de deux sources modulées alternativement est comprise entre 6 et 30 centimètres.
2. la différence entre les dimensions selon un axe quelconque, de deux sources modulées alternativement est comprise entre 6 et 30 centimètres.
Selon la meilleure manière de réaliser l'invention, la fréquence de modulation comprise entre 35Hz et 55 Hz est ajustée par le fabricant en fonction de l'application souhaitée, c'est-à-dire de la puissance d'éclairage, la surface des sources, la distance de perception D0 souhaitée, et enfin la luminosité ambiante. Expérimentalement sur un éclairage principal de scooter, on a constaté qu'une fréquence d'environ 47 Hz permet d'obtenir l'effet technique recherché. Selon l'expérience, où l'on a choisi une distance critique D0 d'environ 30 mètres, un espacement entre les barycentres des sources d'environ 20 à 25 centimètres donne satisfaction avec une fréquence de 47Hz plus ou moins 5Hz.
On a vu plus haut que les fréquences de coupure temporelle et spatiale de la vision humaine sont partiellement dépendantes, et dépendantes également du contraste et de la luminosité. En conséquence, pour chaque condition d'utilisation voulue par le fabricant, la meilleure manière de réaliser le dispositif va imposer des réglages de la fréquence et de l'espacement entre sources en fonction desdites conditions d'utilisation voulues.
Dans la présente description on définit des intervalles dans lesquels on peut choisir les fréquences et l'espacement entre les sources mais il n'est pas utile ni aisé de définir une formule complexe qui les définisse exactement en fonctions des paramètres tels la distance critique D0 voulue, les conditions de luminosité ambiante, la puissance de l'éclairage, ou encore la puissance relative entre les états « on » et « off » des sources. Ceci est du domaine de la mise au point pour chaque application, l'atteinte de l'effet technique revendiqué par l'invention étant acquis avec la solution décrite.
Selon un mode de réalisation préférentiel, les sources lumineuses sont commandées en tout ou rien alternativement les unes par rapport aux autres, de manière à limiter les pertes d'énergie dans les transitoires. Selon un mode de réalisation alternatif, les sources lumineuses sont commandées en intensité lumineuse par un signal périodique quelconque de manière que la somme des intensités lumineuses est sensiblement constante. Selon un mode de réalisation plus perfectionné, la fréquence est ajustée en fonction de la luminosité ambiante et de celle des sources, de manière à optimiser l'effet recherché dans toutes les situations. Le dispositif comporte alors au moins un capteur électronique de luminosité ambiante connecté au dispositif de modulation, lui permettant d'ajuster la fréquence fq en fonction de la luminosité ambiante et de celle des sources ainsi que de la distance critique souhaitée.
On présente maintenant succinctement les figures. L'invention et ses avantages apparaîtront avec plus de détails dans le cadre de la description qui suit avec des exemples de réalisation en référence aux figures annexées.
La figure 1 illustre la perception d'un véhicule équipé du dispositif selon l'invention par un observateur (O) dans mode de réalisation simple à deux sources lumineuses (1) et (2), placée à l'avant d'un véhicule vulnérable (3) en tant qu'éclairage principal.
La figure 2 illustre une fonction de commande préférentielle de deux sources lumineuses (1) et (2) sensiblement en opposition de phase à la fréquence fq et rapport cyclique sensiblement de 50% ; les intensités lumineuses sont représentées par les courbes 11 et 12 respectivement.
La figure 3 illustre un mode de réalisation du dispositif de commande de deux sources lumineuses(l) et (2) alimentées et modulées par un dispositif électronique (4) analogique ou numérique, lui-même alimenté en puissance électrique par un générateur électrique (5).
La figure 4 décrit un mode de réalisation simple de l'électronique (4) dudit dispositif de commande.
La figure 5 illustre un mode de réalisation à deux sources (1) et (2) imbriquées.
La figure 6 illustre un mode de réalisation à deux sources (1) et (2) concentriques.
La figure 7 illustre un mode de réalisation à deux sources (1) et (2) en croix, chaque source étant constituée de deux groupes de lampes. On présente maintenant des modes de réalisation.
Dans un mode de réalisation simple, on dispose deux sources lumineuses (1) et (2) de même puissance à l'avant d'un véhicule vulnérable (3). Les deux sources sont distantes d'un écart (e), typiquement de trois à trente centimètres. Cet écart (e) est choisi de manière que pour un observateur (0), (e) soit supérieur à la résolution angulaire de certaines zones de la rétine lorsque l'observateur (O) regarde le dispositif d'éclairage d'une distance (D) inférieure à une distance spécifiée DO et inférieur à ladite résolution angulaire lorsque la distance (D) est supérieure à DO. Cet écart est choisi en conjonction avec la fréquence (fq) de modulation de chaque source lumineuse. On appelle distance critique la distance DO. Dans le mode de réalisation le plus simple du dispositif selon l'invention, le dispositif électronique (4) produit un éclairage modulé périodiquement à la même fréquence (fq) pour les deux sources, et en opposition de phase entre les deux zones, c'est à dire que lorsqu'une zone est allumée, l'autre est éteinte et inversement. On choisit la courbe de modulation de telle manière que la puissance lumineuse totale Pt, somme des puissances lumineuses des sources (1) et de (2) est sensiblement constante. Autrement dit, la puissance totale étant Pt, la puissance de l'une est P1et la puissance lumineuse de l'autre est sensiblement P2=Pt-P1 , à tout instant, quelque soit la forme d'onde de la modulation périodique. Chacune des deux zones possède donc une puissance d'éclairage crête qui correspond à la totalité du flux lumineux recherché. En pratique, une modulation de type carrée apporte des avantages de consommation électrique et de simplicité. Les figure 3 et 4 illustrent un mode de réalisation pratique du dispositif de modulation (4) permettant d'obtenir l'effet technique recherché, dans une version analogique ; il produit un éclairage alternatif de (1) et (2) sensiblement en tout ou rien et sensiblement avec des temps d'éclairage équilibrés entre (1) et (2), cet équilibre n'étant pas obligatoire pour obtenir l'effet technique recherché.
La figure 2 illustre une fonction de commande préférentielle de deux sources lumineuses (1) et (2) sensiblement en opposition de phase à la fréquence fq et rapport cyclique sensiblement de 50% ; les intensités lumineuses sont représentées par les courbes 11 et 12 respectivement. On décrit maintenant d'autres modes de réalisations.
Les sources lumineuses modulées peuvent être en nombre supérieur à deux.
Chaque source peut elle-même être constituée de sources multiples, par exemple des LED. On parle alors de groupes de sources.
Dans un mode de réalisation préférentiel, l'agencement des sources lumineuses est une juxtaposition de deux sources telle qu'illustrée par la figure 1.
Dans un autre mode de réalisation, deux sources sont superposées, ou forment un angle quelconque avec la verticale.
Dans un autre mode de réalisation illustré par la figure 5, deux groupes de sources lumineuses sont imbriqués et leurs barycentres sont distants de (e).
Dans un autre mode de réalisation illustré par la figure 6, les sources lumineuses sont concentriques l'une par rapport à l'autre.
La modulation est en tout ou rien dans un mode de réalisation préférentiel. Dans un autre mode de réalisation, la modulation adopte une forme d'onde quelconque, pourvu que la somme des puissances lumineuses de toutes les sources soit sensiblement constante.
La modulation peut être différente selon la couleur, dans la mesure où la somme des couleurs donne la couleur voulue pour l'éclairage : par exemple, dans un mode d'application à trois sources, chaque source peut alterner le bleu, le vert et le rouge en alternance avec les deux autres sources, l'ensemble donnant un éclairage moyen blanc, qui est perçu entièrement blanc à longue distance.
On décrit maintenant comment le dispositif selon l'invention permet d'atteindre les objets du dispositif selon l'invention, donc de résoudre les problèmes de l'art antérieur. On choisit de décrire les avantages pour le mode de réalisation le plus simple décrit comme préférentiel au-dessus.
Lorsque le véhicule équipé (3) se situe à une distance (D) faible de l'observateur (O) et lorsque ledit véhicule est perçu latéralement par l'observateur (O), on souhaite que l'observateur identifie le véhicule comme vulnérable, c'est-à- dire que le clignotement des sources 1 et 2 soit perçu par lui.
Les images des deux sources 1 et 2 se forment alors sur une zone périphérique de la rétine, avec un écart angulaire entre elles supérieur au minimum de résolution de l'œil. La fréquence étant choisie juste au-dessous de la fréquence de coupure temporelle de la dite zone, l'observateur (O) perçoit un clignotement. Ceci lui permet de différencier cette source par rapport aux sources lumineuses des autres véhicules grâce aux propriétés d'attraction de l'attention d'un clignotement par rapport à une source constante.
Ce clignotement est doublement perçu : en tant que clignotement temporel et en tant que clignotement spatial : en effet les sources 1 et 2 projettent des images distinctes sur la rétine, en alternance.
La réalisation d'un prototype a montré que la conjugaison spatiale et temporelle du clignotement permet alors une détection du clignotement, même avec un écart (e) relativement faible.
Le premier objet est atteint.
Le clignotement est alors perçu de jour comme de nuit : le second objet est atteint. Lorsque le véhicule équipé (3) est relativement proche de l'observateur
(O) - typiquement moins de cent mètres, et au centre du champ de vision direct de l'observateur (O), la différenciation est inutile : en effet, l'observateur regarde déjà dans la direction du véhicule équipé ; aucun mouvement de ce véhicule ne peut lui échapper, ce qui permet à l'observateur de l'identifier de toute façon. La fréquence de clignotement (fq) est choisie suffisamment rapide pour que le dispositif lumineux soit perçu comme non clignotant lorsqu'il est se projette dans une zone proche du centre de la rétine, c'est à dire à proximité de la fovéa, dont la fréquence de coupure temporelle est inférieure à celle de la périphérie. Le troisième objet est atteint.
Lorsque le véhicule équipé (3) est à une distance importante (D) de l'observateur (O) , on ne souhaite pas que ce dernier perçoive le clignotement, puisque l'identification du type de véhicule n'apporte pas de sécurité supplémentaire à cette distance.
Si le véhicule équipé (3) est dans l'axe du regard de l'observateur, le clignotement n'est pas perçu car la fréquence de coupure temporelle de la fovéa est inférieure à la fréquence de clignotement (fq).
Lorsque l'image est décentrée sur la rétine, au-delà d'une certaine distance les sources 1 et 2 présentent sur la rétine de l'observateur un écart angulaire plus faible que la résolution spatiale de l'oeil de l'observateur.
A partir de cette distance déterminée par l'écartement (e) des sources, l'observateur (O) ne peut percevoir qu'une seule source lumineuse globale ; or, l'intensité globale est constante ; le clignotement ne peut être perçu : le quatrième objet est atteint.
On a démontré que le clignotement est perçu quand l'identification du véhicule vulnérable comme tel est requise, et que le clignotement n'est pas perçu dans les autres cas. Le cinquième objet est atteint.
Les essais sur prototype ont confirmé l'atteinte des objectifs ; expérimentalement, une fréquence (fq) idéale de 47 ou 48 Hz donne les résultats voulus. En utilisation routière, avec des puissances et distances différentes, il est possible que la fréquence (fq) idéale soit légèrement différente, comprise entre 30Hz à 55Hz ; elle peut dépendre en pratique de l'écartement choisi, de la forme des sources, et de leur luminosité, du fait de l'interaction complexe des fréquences de coupure spatiale, temporelle et de la luminosité pour l'œil humain. Le mode de réalisation présenté dans la figure 4 engendre une consommation électrique supplémentaire très faible par rapport à la puissance électrique absorbée par les sources 1 et 2 ; en effet, les transistors de commande, qui peuvent être des FET, sont bloqués ou saturés pratiquement en permanence, permanence, sauf pendant le front de commutation qui dure un temps très court. Le sixième objet est atteint.
Pour le conducteur du véhicule équipé, l'éclairage fourni par l'ensemble des sources 1 et 2 a une puissance lumineuse constante. On a constaté expérimentalement que l'alternance des sources 1 et 2 n'est pas perçue lorsque Ton regarde la scène éclairée. Aucun clignotement n'est perçu. Ceci est lié au faible écartement (e) entre les sources. Le septième objet est atteint.
Lorsque le véhicule équipé (3) est à une distance importante (D) de l'observateur (O), on a vu que l'éclairage selon l'invention est perçu comme parfaitement constant : il n'y a pas de fatigue visuelle de l'observateur, le huitième objet est atteint.
On considère que la situation où l'observateur (O) regarde directement la source lumineuse du véhicule équipé (3), c'est à dire quand l'image se projette au centre de la rétine, est une situation fugitive, involontaire pour l'observateur à cause de l'éblouissement. Dans cette situation, le dispositif selon l'invention a pour cahier des charges de ne pas éblouir plus que l'art antérieur, étant entendu que la différenciation n'est pas utile dans ces conditions, mais que la perception ou pas d'un clignotement est un fait négligeable par rapport à l'éblouissement. On notera toutefois que l'alternance des zones permet de diviser en deux le flux lumineux reçu en un point donné de la rétine lorsque la distance est suffisamment faible pour que la résolution spatiale de la fovéa soit suffisante pour que chacune des deux zones de la source lumineuse concerne des cellules rétiniennes distinctes de l'autre, ce qui réduit l'éblouissement ponctuel d'un facteur deux. Le neuvième objet est atteint.
Les quatre dispositifs clignotants existants cités dans l'art antérieur ne fonctionnent pas à puissance lumineuse constante en règle générale. On citera par exemple les éclairages clignotants pour bicyclette, qu'ils soient à fréquence fixe ou variable. Certains dispositifs connus ont une intensité lumineuse totale sensiblement constante, par exemple pour les flashs des véhicules d'urgence : le but est pour l'essentiel d'éviter les fluctuations de l'intensité électrique. On citera comme exemple le brevet WO 2015/035272 SMITH & al. Dans ce cas, ils sont modulés à une fréquence très inférieure à la résolution temporelle de l' il quelle que soit la zone de la rétine concernée, puisque le but recherché est que l'observateur perçoive les clignotements dans toutes les situations. A titre d'exemple, on citera le brevet PCT/EP2008/062202 qui décrit des feux arrières de maintien de distance de sécurité agencés et modulés de manière à prévenir le véhicule suiveur si la distance devient trop faible . Ces dispositifs ne peuvent pas être confondus avec les sources lumineuses du dispositif selon l'invention, modulés à puissance lumineuse totale constante et à une fréquence supérieure à 24 Hz. De même les bicyclettes dont la fréquence de l'éclairage dépend de la vitesse ne peuvent être confondus avec ceux équipés de l'invention. Le dixième objet est atteint.
Si le véhicule (3) se situe à azimut constant par rapport à l'observateur (3), celui-ci percevra un clignotement alterné. Si le relèvement du véhicule (3) est animé d'un mouvement relatif par rapport à l'observateur (3), celui-ci percevra en plus une alternance spatiale ; par exemple, en forme de pointillé si les sources 1 et 2 sont juxtaposées, ou en forme de créneau si elles sont superposées : cette différence permet à l'observateur (3) de mieux percevoir le mouvement relatif latéral. Le onzième objet est atteint.
L'application essentielle est l'éclairage principal avant. L'invention est destinée préférentiellement aux véhicules terrestres, en particulier les deux-roues motorisés. Elle peut être appliquée à d'autres types de véhicules.
L'invention est également destinée aux casques portés par les conducteurs desdits véhicules.

Claims

Revendications
Dispositif d'éclairage principal pour véhicule comportant une pluralité de sources lumineuses comportant chacune une ou plusieurs diode
électroluminescentes (LED) éclairant dans la même direction ainsi qu'un modulateur électronique d'alimentation électrique et de modulation des dites sources, au moins deux sources (1) et (2) de géométrie d'ensemble distincte entre elles étant modulées en intensité lumineuse à une fréquence fq en alternance l'une de l'autre de manière que la somme des intensités lumineuses soit sensiblement constante, caractérisé en ce que la fréquence fq est plus élevée que fréquence critique de fusion temporelle de la zone centrale de la rétine de l'oeil humain moyen, et plus basse que la fréquence critique de fusion temporelle des zones périphériques de ladite rétine, lesdites fréquences critiques correspondant à des conditions de perception où les deux sources sont perçues proches l'une de l'autre, la fréquence de modulation se trouvant située entre 30 et 55 Hz.
Dispositif d'éclairage selon la revendication 1 caractérisé en ce que la distance eb entre les barycentres des surfaces apparentes de deux sources (1) et (2) modulées alternativement est comprise entre 6 et 30 centimètres.
Dispositif d'éclairage selon la revendication 1 caractérisé en ce que selon au moins un axe, la différence entre les dimensions d1 et d2 de deux sources (1) et (2) modulées alternativement est comprise entre 6 et 30 centimètres.
Dispositif d'éclairage selon l'une quelconque des revendications
précédentes, comportant au moins un capteur électronique de luminosité ambiante connecté au dispositif de commande (4), caractérisé en ce que le dispositif de commande (4) ajuste la fréquence fq en fonction de la luminosité ambiante et de celle des sources (1) et (2), ainsi que de la distance critique D0 souhaitée.
5. Dispositif d'éclairage selon l'une quelconque des revendications
précédentes caractérisé en ce que les sources lumineuses sont commandées en tout ou rien alternativement les unes par rapport aux autres.
Dispositif d'éclairage selon l'une quelconque des revendications
précédentes caractérisé en ce que les sources lumineuses sont
commandées en intensité lumineuse par un signal périodique quelconq de manière que la somme des intensités lumineuses est sensiblement constante. 7. Véhicule caractérisé en ce qu'il est équipé à l'avant du dispositif d'éclairage selon l'une quelconque des revendications précédentes.
8. Casque de protection pour conducteur de véhicule caractérisé en ce qu'il est équipé à l'avant du dispositif d'éclairage selon l'une quelconque des revendications précédentes.
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