WO2022229894A1 - Module electroluminescent pour signalisation routiere horizontale - Google Patents

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WO2022229894A1
WO2022229894A1 PCT/IB2022/053948 IB2022053948W WO2022229894A1 WO 2022229894 A1 WO2022229894 A1 WO 2022229894A1 IB 2022053948 W IB2022053948 W IB 2022053948W WO 2022229894 A1 WO2022229894 A1 WO 2022229894A1
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panel
light
electroluminescent
layer
emitting
Prior art date
Application number
PCT/IB2022/053948
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Jean-François SAUGIER
Rudy ASSAL
Baptiste BOSSER
Flavien GEISLER
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Was Light
Eiffage Infrastructures Gestion Et Developpement
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Publication date
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    • F21S2/005—Systems of lighting devices, not provided for in main groups F21S4/00 - F21S10/00 or F21S19/00, e.g. of modular construction of modular construction
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01C—CONSTRUCTION OF, OR SURFACES FOR, ROADS, SPORTS GROUNDS, OR THE LIKE; MACHINES OR AUXILIARY TOOLS FOR CONSTRUCTION OR REPAIR
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01F—ADDITIONAL WORK, SUCH AS EQUIPPING ROADS OR THE CONSTRUCTION OF PLATFORMS, HELICOPTER LANDING STAGES, SIGNS, SNOW FENCES, OR THE LIKE
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    • H10K71/00—Manufacture or treatment specially adapted for the organic devices covered by this subclass
    • H10K71/841—Applying alternating current [AC] during manufacturing or treatment

Definitions

  • the present invention relates to the field of horizontal road signs. It relates more particularly to an electroluminescent module comprising a rigid casing in which an electroluminescent panel is embedded, this module being able to be directly integrated into a roadway to serve as an electroluminescent module for horizontal road signs.
  • This housing is particularly robust and withstands heavy loads, shocks and shear forces resulting from road traffic.
  • As a road sign element it finds a preferred, but not limiting, application on pedestrian crossings.
  • Electroluminescent lighting has various advantages, including its low power consumption and the longevity of its emissive elements compared to other lighting solutions.
  • EP 3 176326 (Interlight SP) proposes such a tile comprising a large number of individual light-emitting diodes arranged in parallel lines and embedded in a layer of resin.
  • FR 3063 128 (Colas SA and Commissariat à l'Energie Atomique et aux Energys Alternatives) proposes another light panel system using a plurality of light-emitting diodes connected by strips of conductors and arranged along parallel lines. This system is encapsulated between a first layer of transparent polymer and a second layer of polymer forming its support. The luminous slab is semi-rigid to adapt to the curvature and surface defects of the pavement on which it is laid.
  • electroluminescent tiles according to the state of the art lies in the fact that they comprise point light sources, directed upwards, which constitute a source of light pollution. In general, it is desirable to reduce this light pollution. In the case of horizontal road signaling devices, however, we do not want to reduce their visibility for the user, who is in this case the motorist approaching (for example) a pedestrian crossing equipped with such a signaling system.
  • the present invention aims to provide a system for horizontal road signs which is simpler and more robust than the known systems, and which has less light pollution.
  • an electroluminescent module for horizontal road signs comprising an electroluminescent panel comprising at least one surface electroluminescent device and a system for encapsulating said surface electroluminescent device, said surface electroluminescent panel having a so-called “front” face. , through which light is emitted when said panel is in operation, and a so-called “rear” face, opposite the front face, as well as electrical connection elements; characterized in that said electroluminescent panel is embedded in a rigid casing, its front face pointing towards the exterior of the module.
  • said electroluminescent device comprises or is formed by a substrate provided with an electrically conductive and optically transparent layer forming a first electrode, on which is deposited a layer of electroluminescent material, an electronically insulating layer then an electrically conductive layer forming a second electrode, the electroluminescence being excited by an alternating electric field applied between said first and said second electrode.
  • the device according to the invention does not comprise a plurality of discrete light-emitting diodes, which are point emitters, but a surface light-emitting device, supplied with alternating current, which constitutes a light source.
  • orthotropic or Lambertian knowing that, to achieve this angular uniformity, said device does not require the addition of a diffuser or optical guide which would make said device thick and which would absorb part of the light.
  • said device emits a diffuse and homogeneous light over the entire surface, which represents a very low light pollution, due to the uniformity angular emission in intensity.
  • the light-emitting module for horizontal road signs comprises a light-emitting panel comprising at least one surface light-emitting device and a system for encapsulating said surface light-emitting device, said surface light-emitting panel having a so-called “front” face, through which light is emitted when said panel is in operation, and a so-called “rear” face, opposite the front face, as well as electrical connection elements, said surface electroluminescent device constituting a light source orthotropic or Lambertian; characterized in that said electroluminescent panel is embedded in a rigid casing, its front face pointing towards the exterior of the module.
  • said electroluminescent device extends over the greater part of the surface of said electroluminescent panel, and preferably over at least 70%, more preferably over at least 80%, and even more preferentially over at least 90% of the surface of said electroluminescent panel.
  • at least one of said light-emitting devices comprises a plurality of light-emitting zones independent of each other. This means that these zones can be controlled independently of each other, for example one is on and the other not, or one flashes and the other does not flash.
  • said box comprises a rim which protects the edge of said electroluminescent panel, and which, more particularly, protects said panel against shearing between the layers which constitute it.
  • the module comprises a layer of resin deposited above said electroluminescent panel, on which is deposited a layer consisting of grains or pieces of glass. This makes the surface non-slip and improves its resistance to abrasion.
  • said module encapsulation system comprises on each side a plurality of alternating layers of glue and plastic sheet, and preferably, on the back side, at least one metal sheet. All of said alternating layers form, on the four sides of the panel, a rim.
  • said panel is fixed to said rigid casing by a layer of glue extending over substantially the entire glued surface, said layer of glue being in contact with the rear face of said panel.
  • This module in any one of these embodiments, forms a first object of the invention.
  • such a light-emitting module for horizontal road signs may comprise a light-emitting panel comprising at least one surface light-emitting device and a system for encapsulating said surface light-emitting device, said light-emitting panel having a so-called “front” face, through which light is emitted when said panel is in operation, and a so-called “rear” face, opposite the front face, as well as electrical connection elements; characterized in that said electroluminescent panel is embedded in a rigid casing, its front face pointing towards the outside of the module, and in that said surface electroluminescent device comprises or is formed by a substrate provided with an electrically conductive and optically transparent layer forming a first electrode, on which is deposited a layer of electroluminescent material, an electronically insulating layer then an electrically conductive layer forming a second electrode, the electroluminescence being excited by an alternating electric field applied between said first and said second electrode.
  • said electroluminescent module has an angular intensity emission profile which is of Lambertian type, homogeneous over the entire surface of the layer of electroluminescent material.
  • said encapsulation system comprises on each side a plurality of alternating layers of glue and plastic sheet, and preferably, on the back side, at least one metal sheet.
  • glue and plastic sheet preferably, on the back side
  • metal sheet preferably, on the back side
  • all of said alternating layers form, on the four sides of the panel, a rim. This alternation of layers not only improves the sealing of the encapsulation system, but also its resistance to shearing under the effect of the passage of a wheel.
  • Another object is represented by an electroluminescent panel for an electroluminescent module according to the invention.
  • a third object of the invention is a method for creating a horizontal signaling installation on a surface such as a roadway, comprising a plurality of modules according to the invention, in which method:
  • At least one housing or recess is arranged in said surface, of an appropriate size to be able to accommodate one or more of said modules, and said modules are installed in said at least one housing;
  • Said connecting elements are connected to an appropriate power supply.
  • Said power supply is advantageously capable of supplying an alternating current, since the electroluminescent must be excited by an alternating electric field applied between said first and said second electrode.
  • FIGS. 1 to 11 schematically illustrate various aspects of the invention, but do not limit its scope. They are not to scale, and the proportions between the different elements they show are arbitrary.
  • FIG.1 schematically shows a cross section through a light-emitting device that can be used in the context of the present invention; this device is known.
  • FIG.2 schematically shows a cross-section through an electroluminescent panel comprising an electroluminescent device such as that of Figure 1, with its encapsulation system.
  • FIG.3 schematically shows a top view of a panel according to Figure 2 laid flat with its back side up.
  • FIG.4 schematically shows a box in which the electroluminescent panel will be embedded.
  • FIG.5 schematically shows a cross-section through an electroluminescent module integrated into the roadway, according to the invention.
  • FIG.6 shows a first variant of a module similar to that of figure 5.
  • FIG.7 shows a second variant of a module similar to that of figure 5.
  • FIG.8 shows a top view of a module according to figure 5 or 6, laid flat.
  • FIG.9 schematically shows a view from above of a first embodiment of a horizontal road signaling installation forming a pedestrian crossing, using modules according to the invention.
  • FIG.10 schematically shows a view from above of a second embodiment of a horizontal road signaling installation forming a pedestrian crossing, using modules according to the invention.
  • FIG. 11 shows an intensity emission profile as a function of the angle of an electroluminescent panel used in the present invention.
  • the following reference numerals are used:
  • the product comprises an encapsulated electroluminescent device, which may be of a known type. It typically comes in the form of a panel, which can be rigid or semi-rigid. This panel is integrated into a module that can be installed or integrated into the roadway, for horizontal road signs.
  • Figure 1 shows a light-emitting device used in the context of the present invention. It represents a stack of several layers, as will be explained below; such stacks forming an electroluminescent device are known.
  • the device 10 comprises a transparent or semi-transparent substrate 11 covered with an electrically conductive and optically transparent layer 12.
  • Said substrate can be a polymer sheet, for example PET. It is advantageously semi-rigid, but it is also possible to use a rigid substrate such as a glass plate.
  • Said electrically conductive and optically transparent layer can be a conductive transparent oxide, such as SnC>2 or, preferably, ITO (Indium Tin Oxide).
  • electroluminescent material is known by the term "phosphorus", even if it does not contain the chemical element phosphorus at all: zinc sulphide, possibly doped, can be used; these materials have been known for use in light-emitting devices for decades. These are non-toxic pigments that are relatively inexpensive and can be deposited by screen printing techniques.
  • the thickness of electroluminescent layer 13 is typically of the order of a hundred to several hundred micrometers, and is more generally between approximately 100 ⁇ m and approximately 500 ⁇ m, preferably between approximately 200 ⁇ m and approximately 400 ⁇ m.
  • This value refers to the zinc sulfide material, which is very generally used for such stacks forming an electroluminescent device; the precise nature of this zinc sulphide, which can be doped to adjust its emission spectrum, is not part of the present invention.
  • a layer 14 of an insulating material On this electroluminescent layer 13 is deposited a layer 14 of an insulating material. Above this insulating layer is deposited an electrically conductive layer 15 which may be a layer of metal.
  • Electrical contact tracks 16 can be deposited on this metal layer 15; on these contact tracks 16 can be fixed electrical conductors 31, for example son, to connect the panel to a power supply; in such a device, the electroluminescence is excited by an alternating voltage of the order of several tens to a hundred volts.
  • This device 10 suitably supplied with electricity in a circuit which biases the device between the electrically conductive and optically transparent layer acting as an electrode 12 and the electrically conductive layer 15, acting as a collector, can function as a surface electroluminescent device; the light is emitted through the transparent electrode 12 and the substrate 11 (in the direction of the arrows indicated in FIG. 1), this face being called here the “front” face, as opposed to the opposite face called the “rear” face.
  • the device has an angular profile of emission in intensity which is of Lambertian type, that is to say that the intensity emitted varies according to the cosine of the angle of incidence , homogeneously and continuously over the entire surface of the layer of electroluminescent material.
  • angular profile of emission in intensity which is of Lambertian type, that is to say that the intensity emitted varies according to the cosine of the angle of incidence , homogeneously and continuously over the entire surface of the layer of electroluminescent material.
  • the device 10 For practical application the device 10 must be encapsulated to form a panel.
  • the device 10 comprises electrical connection elements 31 (visible in FIG. 2) which are in electrical contact with the contact track 16, and which make it possible to supply it with electrical current.
  • FIG. 2 shows an example of an encapsulation system 33 which is suitable for a panel usable within the scope of the invention.
  • the device 10 is coated on its two faces, that is to say on the substrate 11 and on the electrically conductive layer 15, with an adhesive.
  • first 19 and second 20 plastic sheets are placed, then a new layer of glue 21,22 is applied to each of the two plastic sheets 19,20.
  • On the glue layer 22 of the front face another plastic sheet 24 is glued, whereas on the glue layer 21 of the rear face one can glue either another plastic sheet, or preferably a metal sheet 23 (preferably an aluminum laminate sheet); this metal sheet provides a barrier against moisture penetration which is better than with a plastic sheet.
  • a metal sheet 23 preferably an aluminum laminate sheet
  • each of said sheets 19,20,23,24,27,28 is larger than the surface of the device 10 which covers: said sheets overflow on the four sides of the device 10, to form a rim 32, as can be seen on the figure 3.
  • the coating by the adhesive is done each time on the totality of the surface of the faces on which the adhesive is applied.
  • all the layers of the front face, through which the light emitted by the device passes, must have sufficient optical transmission; advantageously they are transparent.
  • the electrical conductors 31 fixed to the contact tracks 16 can be taken out through this encapsulation through an orifice (not shown in the figures) which is sealed by a suitable material which can be an adhesive. This orifice is advantageously protected by a connection box 29.
  • Said electrical conductors 31 represent the electrical connection elements of the electroluminescent panel 30 and of the electroluminescent module 40, which will be described below.
  • the encapsulated electroluminescent device typically forms a semi-rigid panel. Alternatively, it can also be prepared in the form of a rigid panel. Such a rigid panel may in particular comprise a rigid substrate, for example made of glass.
  • the panel is typically rectangular in shape.
  • the thickness of a semi-rigid panel 30 according to the invention is typically between approximately 0.3 mm and approximately 1.5 mm, and preferably between approximately 0.3 mm and approximately 1.0 mm, and even more preferably between 0.4 mm and 0.8 mm. If the panel 30 is too thick, it becomes too rigid, which can have a disadvantage for its behavior after embedding in the box 47. If the panel is too thin, either the encapsulation is less effective, or the thickness of the layer of electroluminescent material 13 becomes too thin.
  • an encapsulated electroluminescent panel whose encapsulation has a structure different from that described in relation to FIG. 2, in particular simpler (i.e. with fewer individual layers) or more complex.
  • the right choice of the type of plastic materials and adhesives contributes to the desired result, namely excellent impermeability, in the interest of a good lifespan, and good optical transparency on the emitting face, so as not to attenuate the light emitted by the device.
  • the plastic sheets are made of PET.
  • the total area of the layer of electroluminescent material 13 corresponds to at least 10%, preferably to at least 30%, more preferably to at least 50% and even more preferably to at least 70% of the surface of the panel 30 defined by the product between its overall length and its overall width; this total area of the layer of electroluminescent material may exceed 80% or even 90% of the total area of the panel.
  • FIG. 4 shows a cross-section through an empty housing 47.
  • This box 47 comprises a base plate 41, in which is arranged a housing 48 delimited by flanges 42.
  • Said base plate 41 is typically rectangular in shape. It can be produced by machining in a steel plate, which is then coated with a layer of zinc deposited electrolytically (in particular by electrogalvanizing).
  • the base plate 41 can also be made of plastic, in particular rubber (preferably cross-linked).
  • FIG. 5 shows a cross-section through an electroluminescent module 40 for horizontal road signs according to the invention, which can be directly integrated into a roadway.
  • This module 40 comprises the casing 47 provided with a housing 48, so as to allow the insertion of an encapsulated electroluminescent device, called here "panel” and identified by the reference numeral 30.
  • the resin 45 can be used as the glue layer 44.
  • a polyurethane resin a polyester/polyether resin, an epoxy resin, a methacrylic resin (such as poly(methyl methacrylate), abbreviated PMMA), a polycarbonate resin (abbreviated PC), a poly(ethylene-co-tetrafluoro-ethylene) resin abbreviated ETFE), a poly(vinylidene fluoride) resin (abbreviated PVDF), a silicone resin.
  • a polyurethane resin such as poly(methyl methacrylate), abbreviated PMMA
  • a polycarbonate resin abbreviated PC
  • ETFE poly(ethylene-co-tetrafluoro-ethylene) resin
  • PVDF poly(vinylidene fluoride) resin
  • the total thickness of a module according to the invention is typically between approximately 2 mm and approximately 6 mm, and preferably between approximately 2.5 mm and approximately 4 mm.
  • the entire module 40, as well as the panel 30 embedded in said module 40 is protected from shear resulting from the movement of road friction (i.e. from the movement of the wheels, in particular in acceleration mode and in braking mode).
  • the edges 42 can be beveled or chamfered. They extend at least in a direction perpendicular to the rolling direction of the roadway, and preferably surround the module entirely.
  • the electroluminescent module 40,140 according to the invention can be produced according to several variants, which can be combined with one another.
  • a first variant visible schematically in Figure 6, is deposited above the layer 45 of resin a layer 46 consisting of grains or pieces of glass (in particular beads and / or shards of glass) to ensure texturing of the surface, which is desirable in view of good adhesion of the tires and of the soles which pass over the module when it is integrated into the roadway.
  • These grains or pieces of glass can have a size typically comprised between approximately 0.1 mm and approximately 5 mm, preferably between approximately 0.4 mm and approximately 4 mm.
  • This layer 46 of grains or pieces of glass also reinforces the protective action of said layer 45 of resin with respect to panel 30.
  • the minimum anti-slip values are those defined in standard NF-EN 1436 with an SRT value of 45, but an SRT value of at least 55 is preferred.
  • the edges 42 of the base plate 41 have a slope 46 which facilitates the rolling of a tire on said module 40.
  • This slope 46 can be provided on the two parallel sides which are orthogonal to the rolling direction of the roadway on which the module 40 is intended to be installed.
  • the slope 46 can also be provided on the four sides of the module 40, which has a substantially rectangular shape.
  • a plurality of holes 49 are arranged on the flange 42, so as to be able to pass fixing means (not shown in the figure), such as screws, to fix the module 40 in the pavement.
  • said panel 30 comprises several light-emitting devices 10 within the same encapsulation system. This allows, for example, lighting by sectors.
  • said panel 30 comprises an electroluminescent device which is not rectangular 10. This allows indications in various shapes, for example in the shape of an arrow.
  • the module according to the invention forms a rigid slab. It is intended for use in horizontal signaling installations on the roadways. A typical example of use concerns the marking of pedestrian crossings on roadways.
  • Figure 10 schematically shows a horizontal signaling installation forming a fully electroluminescent pedestrian crossing
  • Figure 9 shows such an installation forming a partially electroluminescent pedestrian crossing, comprising a plurality of strips 54 of signaling.
  • This horizontal signaling installation 50 is arranged on a roadway 51 whose coating can be made of any material usually used for this purpose; it may be in particular bituminous concretes (of the BBSG (Semi-Grainless Bituminous Concrete), BBTM (Very Thin Bituminous Concrete), BBUM (Ultra Thin Bituminous Concrete), MCBF (Cold Poured Bituminous Material) type, etc.), concrete, pavers, slabs, bricks.
  • the module 140 is arranged, by integration into a housing of appropriate dimensions arranged in the roadway, so as to form all or part of the horizontal signaling of the pedestrian crossing.
  • a module according to the invention 140a, 140b is typically arranged at each of the ends of a signaling strip, forming two rows 149a, 149b of modules 140; in the first case, the modules 140 form a single row 149 which can represent a complete horizontal signaling installation 50.
  • this signaling can be supplemented by a traditional paint marking 52 between the two modules 140a, 140b; such a traditional marking can also be used in the second case, for example to surround the module 140.
  • the electric wires 31 emanating from the connection box 29 are connected to an electric power supply wire 53 which supplies the installation 50 from a power box (not shown in the figures) which is external to the roadway.
  • the wires of each module are led to the power supply unit.
  • the dimensions d1, d2, d3 and d4 as well as the number of bands 54 can vary; some of these parameters are determined by the regulations applicable to the horizontal signage (including Ministerial Instruction on Road Signage, in particular Parts 7 "Marks on the roadway” and 9 "Dynamic signage”).
  • a groove or a planing 160a, 160b is arranged in the roadway, in a direction substantially orthogonal to the rolling direction of the roadway, of sufficient size to be able to accommodate the elements of electrical connection of the modules, and a series of housings or recesses 161 (shown in each of FIGS. 9 and 10 only for one of the modules) are arranged in the roadway, in a direction substantially orthogonal to the direction of travel, of sufficient size to be able to integrate in each of said housings or recesses a module according to the invention.
  • the modules according to the invention are placed in the housings and they are fixed using the fixing means, which pass through the holes provided in the edge of each module; in this second step, the electrical connection elements are also deposited in each groove.
  • a layer of bitumen emulsion can also be applied under the modules to ensure better bonding with the supporting soil and to ensure waterproofing.
  • a third step said grooves are sealed and the modules are sealed in their housings.
  • a fourth step which can be interchanged with the third, the electrical connection elements are connected to an appropriate electrical power supply.
  • the use of the light-emitting modules according to the invention is obviously not limited to the signaling of pedestrian crossings. These modules can be used for any other horizontal signaling, road or not, intended for motorists and drivers of other motor vehicles, cyclists and pedestrians.
  • the invention has several advantages over prior art devices which serve the same purpose.
  • a light-emitting panel with surface emission which does not comprise individual light-emitting diodes but represents in itself a single light-emitting diode, considerably simplifies the manufacture of the light-emitting panel, and in particular its connectors. It provides good luminosity, with a homogeneous, non-polluting luminance, which is advantageously at least 15 cd/m 2 , and preferably at least 20 cd/m 2 . A luminance of this order of magnitude and such surface light do not induce light pollution.
  • a particular advantage of the device according to the invention is its angular emission characteristic: without adding a diffuser or a waveguide, a Lambertian emission profile is directly obtained, characterized by an emitted intensity which varies according to the cosine of the angle of incidence. As a result, the perceived luminance is almost independent of the viewing angle.
  • Figure 11 shows such a profile, recorded using a goniophotometer, measured between an angle of 90° and 180° (the latter corresponding to a direction perpendicular to the emission surface). Thanks to this angular emission spectrum, a device according to the invention is particularly visible to the driver of a vehicle.
  • the sealing and rigidity functions are separated: the sealing function is provided by the encapsulated electroluminescent panel, while the rigidity function is provided by the box, which allows fixing to the roadway and protects the electroluminescent panel against shearing, especially between the layers that make up its encapsulation.
  • integration into a housing provided in the roadway also ensures the longevity of the module according to the invention and of the horizontal signaling installation using this module.
  • This integration avoids the tearing of the module from the road, in particular by shearing, and it protects the means of electrical connection necessary for the electrical supply of the module.
  • the module according to the invention has numerous advantages. It withstands heavy vertical loads, and supports in particular the repeated passage of trucks or tracked vehicles. It resists shear forces, and in particular the forces generated during the braking or acceleration of a road vehicle. It is also resistant to humidity and bad weather (dry heat, damp heat, cold, frost, rain, snow, stagnant water, salt water, etc.). It resists abrasion.
  • the module according to the invention can be used in many horizontal signaling applications, which are not limited to pedestrian crossings. It can be used for horizontal road signs in general, for example for cycle paths, stop lines (for example in front of a stop sign), signaling of a direction to take, signaling of a queue , a parking lane, a reserved lane (for example for buses, taxis and/or emergency vehicles), but also for signaling runways for aircraft or similar lanes, and for signaling curbs , steps or stairs. It can be used more generally in any public or private space, internal or external, for horizontal signaling purposes.
  • the module according to the invention can also be used inside private or public buildings, accommodating vehicles or not, for example in car parks for signaling parking spaces, in shopping centers, airport buildings, warehouses, industrial buildings. It can be used in port installations and on ships (liners, yachts, ferries) where the quality and durability of the encapsulation are particularly useful.
  • Encapsulated electroluminescent panels were produced as described above in relation to the invention. Light-emitting modules according to the invention have also been produced, which comprise these light-emitting panels. Several types of tests were carried out.
  • the encapsulated electroluminescent panels were immersed in water for approximately sixty days in operation (ie emitting light). At the end of this test, no functional degradation of the panels was observed.
  • the unplugged encapsulated electroluminescent panels were also subjected to a humid and hot atmosphere (60° C., 85% relative humidity) in a closed enclosure. We reconnected them every week to test their operation, and found no functional degradation.
  • test circuit In another test the electroluminescent panels were laid on an outdoor road (test circuit), where they were allowed to operate for two months during winter with freeze/thaw cycles, high humidity conditions and various other weather conditions.
  • Modules have been made by embedding electroluminescent panels in boxes, as described above.
  • the thickness of the steel plate base was about 1.5mm.
  • the thickness of the transparent resin layer was about 1.5 mm, with a dosage of about 2700 g/m 2 .
  • This module has been tested with 10,000 dry running cycles. No detachment or creep of the module or of the panel was observed, nor any degradation of the luminance and its visual homogeneity.
  • the luminance of the module was 24 cd/m 2 .
  • the power consumption of this module was approximately three times lower than a device comprising a plurality of discrete LED diodes, which are point emitters, providing a comparable luminance.
  • FIG. 11 An angular intensity emission profile of an electroluminescent module according to the invention is shown in Fig. 11, which has been explained above.

Abstract

Module électroluminescent (40,140) pour signalisation routière horizontale, comprenant un panneau électroluminescent (30) comportant au moins un dispositif électroluminescent (10) et un système d'encapsulation (33) dudit dispositif électroluminescent (10), ledit panneau électroluminescent (30) présentant une face dite « avant », par laquelle de la lumière est émise lorsque ledit panneau (30) est en fonctionnement, et une face dite « arrière », opposée à la face avant, ainsi que des éléments de connexion électrique (31); caractérisé en ce que ledit panneau électroluminescent (30) est encastré dans un boitier rigide (47), sa face avant pointant vers l'extérieur du module.

Description

MODULE ELECTROLUMINESCENT POUR SIGNALISATION ROUTIERE
HORIZONTALE
Domaine technique de l’invention
La présente invention se rapporte au domaine de la signalisation routière horizontale. Elle concerne plus particulièrement un module électroluminescent comportant un boîtier rigide dans lequel est encastré un panneau électroluminescent, ce module pouvant être directement intégré dans une chaussée pour servir comme module électroluminescent pour signalisation routière horizontale. Ce boîtier est particulièrement robuste et supporte des charges lourdes, des chocs et des forces de cisaillement résultants du trafic routier. Comme élément de signalisation routière, il trouve une application privilégiée, mais non limitative, sur des passages pour piétons.
État de la technique
Il est connu d’utiliser des dalles de signalisation lumineuse électroluminescentes comme élément de signalisation routière. L’éclairage électroluminescent présente différents avantages, notamment sa faible consommation électrique et la longévité de ses éléments émissifs par rapport à d’autres solutions d’éclairage. EP 3 176326 (Interlight SP) propose une telle dalle comprenant un grand nombre de diodes électroluminescentes individuelles arrangées selon des lignes parallèles et noyées dans une couche de résine.
FR 3063 128 (Colas SA et Commissariat à l’Énergie Atomique et aux Énergies Alternatives) propose un autre système de dalle lumineuse utilisant une pluralité de diodes électroluminescentes reliées par des rubans de conducteurs et arrangées selon les lignes parallèles. Ce système est encapsulé entre une première couche de polymère transparente et une deuxième couche de polymère formant son support. La dalle lumineuse est semi-rigide pour s’adapter à la courbure et aux défauts de surface de la chaussée sur laquelle elle est posée.
La demanderesse a constaté que ces systèmes présentent plusieurs inconvénients. L'utilisation d’un grand nombre de diodes électroluminescentes individuelles engendre un coût significatif, à la fois pour le matériel et pour son assemblage ; elle requiert un branchement électrique complexe si l’on veut éviter un branchement en série qui engendrerait la défaillance de tout un segment de diodes lorsqu’une seule diode est défaillante. Par ailleurs, la consommation électrique de ces systèmes n’est pas négligeable, compte tenu du grand nombre de diodes électroluminescentes qui est nécessaire pour un éclairage surfacique bien visible. Compte tenu de la multitude de sources lumineuses ponctuelles contenues dans ces dalles, elles représentent une pollution lumineuse qui peut être considérée comme indésirable. Et surtout, ces dispositifs, comportant des couches de résine sur leur face arrière, ne semblent pas présenter la robustesse nécessaire à une utilisation routière prolongée.
Un autre inconvénient des dalles électroluminescentes selon l’état de la technique réside dans le fait qu’elles comprennent des sources lumineuses ponctuelles, dirigées vers le haut, qui constituent une source de pollution lumineuse. D’une manière générale, il est désirable de diminuer cette pollution lumineuse. Dans le cas des dispositifs de signalisation routière horizontale, on ne souhaite cependant pas pour autant diminuer leur visibilité pour l’usager, qui est en l’occurrence l’automobiliste qui s’approche (par exemple) d’un passage de piétons équipé d’un tel système de signalisation.
La présente invention vise à proposer un système pour signalisation routière horizontale qui est plus simple et plus robuste que les systèmes connus, et qui présente une moindre pollution lumineuse.
Objets de l‘invention
Selon l’invention le problème est résolu par un module électroluminescent pour signalisation routière horizontale, comprenant un panneau électroluminescent comportant au moins un dispositif électroluminescent surfacique et un système d’encapsulation dudit dispositif électroluminescent surfacique, ledit panneau électroluminescent surfacique présentant une face dite « avant », par laquelle de la lumière est émise lorsque ledit panneau est en fonctionnement, et une face dite « arrière », opposée à la face avant, ainsi que des éléments de connexion électrique ; caractérisé en ce que ledit panneau électroluminescent est encastré dans un boîtier rigide, sa face avant pointant vers l’extérieur du module.
Selon un aspect particulièrement avantageux de l’invention, ledit dispositif électroluminescent comprend ou est formé par un substrat pourvu d’une couche électriquement conductrice et optiquement transparente formant une première électrode, sur laquelle est déposée une couche d’un matériau électroluminescent, une couche électroniquement isolante puis une couche électriquement conductrice formant une deuxième électrode, l’électroluminescence étant excité par un champ électrique alternatif appliqué entre ladite première et ladite deuxième électrode.
Contrairement aux réalisations connues de l’état de la technique, le dispositif selon l’invention ne comprend pas une pluralité de diodes électroluminescentes discrètes, qui sont des émetteurs ponctuels, mais un dispositif électroluminescent surfacique, alimenté en courant alternatif, qui constitue une source lumineuse orthotrope ou lambertienne, sachant que, pour arriver à cette uniformité angulaire, ledit dispositif ne nécessite pas l’ajout d’un diffuseur ou de guide optique qui rendrait ledit dispositif épais et qui absorberait une partie de la lumière. A la différence des sources lumineuses ponctuelles dans les réalisations connues de l’état de l’art de la technique, ledit dispositif émet une lumière diffuse et homogène dans toute la surface, qui représente une pollution lumineuse très faible, du fait de l’uniformité angulaire d’émission en intensité.
Ainsi, selon un aspect avantageux de l’invention, le module électroluminescent pour signalisation routière horizontale selon l’invention comprend un panneau électroluminescent comportant au moins un dispositif électroluminescent surfacique et un système d’encapsulation dudit dispositif électroluminescent surfacique, ledit panneau électroluminescent surfacique présentant une face dite « avant », par laquelle de la lumière est émise lorsque ledit panneau est en fonctionnement, et une face dite « arrière », opposée à la face avant, ainsi que des éléments de connexion électrique, ledit dispositif électroluminescent surfacique constituant une source lumineuse orthotrope ou lambertienne ; caractérisé en ce que ledit panneau électroluminescent est encastré dans un boîtier rigide, sa face avant pointant vers l’extérieur du module.
Typiquement, ledit dispositif électroluminescent, ou lesdits dispositifs électro luminescents, s’étend(ent) sur la plus grande partie de la surface dudit panneau électroluminescent, et de préférence sur au moins 70 %, plus préférentiellement sur au moins 80 %, et encore plus préférentiellement sur au moins 90 %, de la surface dudit panneau électroluminescent. Dans un mode de réalisation particulier, au moins un desdits dispositifs électroluminescents comprend une pluralité de zones électroluminescentes indépendantes les unes des autres. Cela veut dire que ces zones peuvent être pilotées indépendamment les unes des autres, par exemple l’une est allumée et l’autre non, ou l’une clignote et l’autre ne clignote pas.
Avantageusement, ledit boitier comporte un rebord qui protège la tranche dudit panneau électroluminescent, et qui, plus particulièrement, protège ledit panneau contre le cisaillement entre les couches qui le constituent.
Selon un autre aspect avantageux de l’invention, le module comprend une couche de résine déposée au-dessus dudit panneau électroluminescent, sur laquelle est déposé une couche constituée de grains ou morceaux de verre. Cela rend la surface antidérapante et améliore sa résistance à l’abrasion.
De manière très avantageuse, ledit système d’encapsulation du module comprend sur chaque face une pluralité de couches alternées de colle et de feuille plastique, et de préférence, sur la face arrière, au moins une feuille métallique. L’ensemble desdites couches alternées forme, sur les quatre côtés du panneau, un rebord.
Typiquement, ledit panneau est fixé audit boitier rigide par une couche de colle s’étendant sur sensiblement toute la surface collée, ladite couche de colle étant en contact avec la face arrière dudit panneau.
Ce module, dans l’un quelconque de ces modes de réalisation, forme un premier objet de l’invention.
Notamment, un tel module électroluminescent pour signalisation routière horizontale peut comprendre un panneau électroluminescent comportant au moins un dispositif électroluminescent surfacique et un système d’encapsulation dudit dispositif électroluminescent surfacique, ledit panneau électroluminescent présentant une face dit « avant », par laquelle de la lumière est émise lorsque ledit panneau est en fonctionnement, et une face dite « arrière », opposée à la face avant, ainsi que des éléments de connexion électrique ; caractérisé en ce que ledit panneau électroluminescent est encastré dans un boîtier rigide, sa face avant pointant vers l’extérieur du module, et en ce que ledit dispositif électroluminescent surfacique comprend ou est formé par un substrat pourvu d’une couche électriquement conductrice et optiquement transparente formant une première électrode, sur laquelle est déposée une couche d’un matériau électroluminescent, une couche électroniquement isolante puis une couche électriquement conductrice formant une deuxième électrode, l’électroluminescence étant excité par un champ électrique alternatif appliqué entre ladite première et ladite deuxième électrode.
Avantageusement ledit module électroluminescent présente un profil angulaire d’émission en intensité qui est de type lambertien, homogène sur toute la surface de la couche du matériau électroluminescent.
Avantageusement, ledit système d’encapsulation comprend sur chaque face une pluralité de couches alternées de colle et de feuille plastique, et de préférence, sur la face arrière, au moins une feuille métallique. Cela améliore son étanchéité. Dans le même but, selon un autre aspect avantageux de l’invention, l’ensemble desdites couches alternées forme, sur les quatre côtés du panneau, un rebord. Cette alternance de couches améliore non seulement l’étanchéité du système d’encapsulation, mais aussi sa résistance au cisaillement sous l’effet du passage d’une roue.
Un autre objet est représenté par un panneau électroluminescent pour module électroluminescent selon l’invention.
Un troisième objet de l’invention est un procédé pour créer une installation de signalisation horizontale sur une surface telle qu’une chaussée, comportant une pluralité de modules selon l’invention, dans lequel procédé :
- on aménage dans ladite surface au moins un logement ou renfoncement, d’une dimension appropriée pour pouvoir accueillir un ou plusieurs desdits modules, et on installe lesdits modules dans ledit au moins un logement ;
- on aménage dans ladite surface au moins une saignée pour conduire les éléments de connexion électrique desdits modules vers un branchement d’alimentation électrique, et on installe lesdits éléments de connexion électrique dans ladite au moins une saignée ; - on rebouche lesdits saignées ou renfoncements et on scelle lesdits modules dans leurs logements :
- on branche lesdits éléments de connexion à une alimentation électrique appropriée. Ladite alimentation est avantageusement capable de fournir un courant alternatif, car l’électroluminescente doit être excitée par un champ électrique alternatif appliqué entre ladite première et ladite deuxième électrode.
FIGURES
Les figures 1 à 11 illustrent de manière schématique différents aspects de l’invention, mais ne limitent pas sa portée. Elles ne sont pas à l’échelle, et les proportions entre les différents éléments qu’elles montrent sont arbitraires.
[Fig.1] montre de manière schématique une coupe transversale à travers un dispositif électroluminescent utilisable dans le cadre de la présente invention ; ce dispositif est connu.
[Fig.2] montre de manière schématique une coupe transversale à travers un panneau électroluminescent comprenant un dispositif électroluminescent tel que celui de la figure 1, avec son système d’encapsulation.
[Fig.3] montre de manière schématique une vue d’en haut d’un panneau selon la figure 2 posé à plat avec sa face arrière vers le haut.
[Fig.4] 4 montre de manière schématique un boîtier dans lequel sera encastré le panneau électroluminescent.
[Fig.5] montre de manière schématique une coupe transversale à travers un module électroluminescent intégrée dans la chaussée, selon l’invention.
[Fig.6] montre une première variante d’un module similaire à celui de la figure 5.
[Fig.7] montre une deuxième variante d’un module similaire à celui de la figure 5.
[Fig.8] montre une vue d’en haut d’un module selon la figure 5 ou 6, posé à plat.
[Fig.9] montre de manière schématique une vue d’en haut d’un premier mode de réalisation d’une installation de signalisation routière horizontale formant passage de piétons, utilisant des modules selon l’invention.
[Fig.10] montre de manière schématique une vue d’en haut d’un deuxième mode de réalisation d’une installation de signalisation routière horizontale formant passage de piétons, utilisant des modules selon l’invention.
[Fig. 11] montre un profil d’émission en intensité en fonction de l’angle d’un panneau électroluminescent utilisé dans la présente invention. Sur les figures et dans la description, les repères numériques suivants sont utilisés :
10 Dispositif électroluminescent
11 Substrat de 10
12 Couche électriquement conductrice et optiquement transparente
13 Couche d’un matériau électroluminescent
14 Couche électriquement isolante
15 Couche électriquement conductrice
16 Pistes de contact électrique
17, 18 Première et deuxième couche de colle 19,20 Première et deuxième feuille de plastique 21,22,25,26 Couches de colle 24,27,28 Feuille de plastique
23 Feuille de plastique ou feuille métallique
29 Boîtier de connexion
30 Panneau électroluminescente encapsulé
31 Éléments de connexion électrique (conducteurs électriques)
32 Rebord du système d’encapsulation 33
33 Système d’encapsulation
40,140 Module électroluminescent intégrable dans la chaussée
41 Plaque de base
42 Rebord de 41
43 Base de 41
44 Couche de colle
45 Couche de résine transparente
46 Morceaux de verre (billes, éclats)
47 Boitier
48 Logement
49 Trou de fixation du boitier 47 sur la chaussée 51
50 Installation de signalisation horizontale selon l’invention
51 Chaussée
52 Marquage à la peinture
53 Fil d’alimentation électrique
54 Bande de signalisation
149 Série (rangée) de modules 40,140 160 Saignée ou rabotage dans la chaussée
161 Logement ou renfoncement aménagé dans la chaussée
Description détaillée
Le produit comprend un dispositif électroluminescent encapsulé, qui peut être de type connu. Il se présente typiquement sous la forme d’un panneau, qui peut être rigide ou semi-rigide. Ce panneau est intégré dans un module installable ou intégrable dans la chaussée, pour signalisation routière horizontale.
En relation avec les figures 1 à 3 nous décrivons ici un tel panneau qui convient pour la mise en œuvre de l’invention.
La figure 1 montre un dispositif électroluminescent utilisé dans le cadre de la présente invention. Il représente un empilement de plusieurs couches, comme cela sera expliqué ci-dessous ; de tels empilements formant un dispositif électroluminescent sont connus.
Le dispositif 10 comporte un substrat 11 transparent ou semi-transparent recouvert d’une couche 12 électriquement conductrice et optiquement transparente. Ledit substrat peut être une feuille en polymère, par exemple en PET. Il est avantageusement semi-rigide, mais on peut aussi utiliser un substrat rigide tel qu’une plaque de verre. Ladite couche électriquement conductrice et optiquement transparente peut être un oxyde transparent conducteur, tel que le SnC>2 ou, de manière préférée, le ITO (Indium Tin Oxyde).
Sur cette couche 12 est déposée une couche 13 d’un matériau électroluminescent. Ce matériau électroluminescent est connu sous le terme « phosphore », même s’il ne contient aucunement l’élément chimique phosphore : on peut utiliser le sulfure de zinc, possiblement dopé ; ces matériaux sont connus pour utilisation dans des dispositifs électroluminescents depuis des décennies. Il s’agit de pigments non toxiques qui sont relativement peu coûteux et qui peuvent être déposés par des techniques de sérigraphie. L’épaisseur de la couche électroluminescente 13 est typiquement de l’ordre d’une centaine à plusieurs centaines de micromètres, et est plus généralement comprise entre environ 100 pm et environ 500 pm, de préférence entre environ 200 pm et environ 400 pm. Cette valeur se réfère au matériau sulfure de zinc, qui est très généralement utilisé pour de tels empilements formant un dispositif électroluminescent ; la nature précise de ce sulfure de zinc, qui peut être dopé pour ajuster son spectre d’émission, ne fait pas partie de la présente invention. Sur cette couche électroluminescente 13 est déposée une couche 14 d’un matériau isolant. Au- dessus de cette couche isolante est déposée une couche électriquement conductrice 15 qui peut être une couche de métal.
Des pistes de contact électriques 16 peuvent être déposées sur cette couche métallique 15 ; sur ces pistes de contact 16 on peut fixer des conducteurs électriques 31, par exemple des fils, pour brancher le panneau à une alimentation électrique ; dans un tel dispositif l’électroluminescence est excitée par une tension alternative de l’ordre de plusieurs dizaines à une centaine de volts.
Ce dispositif 10, convenablement alimenté en électricité dans un circuit qui polarise le dispositif entre la couche électriquement conductrice et optiquement transparente agissant comme électrode 12 et la couche électriquement conductrice 15, agissant comme collecteur, peut fonctionner comme dispositif électroluminescent surfacique ; la lumière est émise à travers l’électrode transparente 12 et le substrat 11 (en direction des flèches indiquées sur la figure 1), cette face étant appelée ici la face « avant », par opposition à la face opposée appelée face « arrière ».
Selon une caractéristique très avantageuse de l’invention, le dispositif présente un profil angulaire d’émission en intensité qui est de type lambertien, c’est-à-dire que l’intensité émise varie selon le cosinus de l’angle d’incidence, de façon homogène et continue sur toute la surface de la couche de matériau électroluminescent. Un tel profil est montré sur la figure 11.
Pour une application pratique le dispositif 10 doit être encapsulé pour former un panneau. Le dispositif 10 comprend des éléments de connexion électrique 31 (visibles sur la figure 2) qui sont en contact électrique avec la piste de contact 16, et qui permettent de l’alimenter en courant électrique.
La figure 2 montre un exemple d’un système d’encapsulation 33 qui convient pour un panneau utilisable dans le cadre de l’invention. Le dispositif 10 est enduit sur ses deux faces, c’est-à-dire sur le substrat 11 et sur la couche électriquement conductrice 15, d’une colle. Sur chacune des première 17 et deuxième 18 couches de colle on pose des première 19 et deuxième 20 feuilles de plastique, puis on applique une nouvelle couche de colle 21,22 sur chacune des deux feuilles de plastique 19,20. Sur la couche de colle 22 de la face avant on colle une autre feuille plastique 24, alors que sur la couche de colle 21 de la face arrière on peut coller soit une autre feuille plastique, soit de manière préférée une feuille métallique 23 (de préférence une feuille laminée en aluminium) ; cette feuille métallique constitue une barrière contre la pénétration d’humidité qui est meilleure qu’avec une feuille plastique.
Sur ladite feuille 24 de la face avant on applique une nouvelle couche 26 de colle puis une nouvelle feuille de plastique 28. Sur ladite feuille 23 de la face arrière on applique une nouvelle couche 25 de colle puis une nouvelle feuille de plastique 27. On note que chacune desdites feuilles 19,20,23,24,27,28 est plus grande que la surface du dispositif 10 quelle recouvre : lesdites feuilles débordent sur les quatre faces du dispositif 10, pour former un rebord 32, comme cela est visible sur la figure 3. L’enduction par la colle se fait à chaque fois sur la totalité de la superficie des faces sur lesquelles la colle est appliquée. Bien évidemment toutes les couches de la face avant, traversées par la lumière émise par le dispositif, doivent avoir une transmission optique suffisante ; avantageusement elles sont transparentes.
Les conducteurs électriques 31 fixés sur les pistes de contact 16 peuvent être sortis à travers cette encapsulation à travers un orifice (non montré sur les figures) qui est scellé par une matière appropriée qui peut être une colle. On protège avantageusement cet orifice par un boîtier de connexion 29. Lesdits conducteurs électriques 31 représentent les éléments de connexion électrique du panneau électroluminescent 30 et du module électroluminescent 40, qui seront décrits ci- dessous.
Le dispositif électroluminescent encapsulé qui vient d’être décrit forme typiquement un panneau 30 semi-rigide. Alternativement, on peut aussi le préparer sous la forme d’un panneau rigide. Un tel panneau rigide peut notamment comporter un substrat rigide, par exemple en verre. Le panneau est typiquement de forme rectangulaire. L’épaisseur d’un panneau semi-rigide 30 selon l’invention est typiquement comprise entre environ 0,3 mm et environ 1.5 mm, et de préférence entre environ 0,3 mm et environ 1,0 mm, et encore plus préférentiellement entre 0,4 mm et 0,8 mm. Si le panneau 30 est trop épais, il devient trop rigide, ce qui peut présenter un inconvénient pour sa tenue après encastrement dans le boîtier 47. Si le panneau est trop mince, soit l’encapsulation est moins efficace, soit l’épaisseur de la couche du matériau électroluminescent 13 devient trop mince.
On peut réaliser un panneau électroluminescent encapsulé dont l’encapsulation présente une structure différente de celle décrite en relation avec la figure 2, notamment plus simple (i.e. avec moins de couches individuelles) ou plus complexe. Le bon choix de la nature des matériaux plastiques et des colles contribue au résultat recherché, à savoir une excellente imperméabilité, dans l’intérêt d’une bonne durée de vie, et une bonne transparence optique sur la face émettrice, pour ne pas atténuer la lumière émise par le dispositif. Dans un mode de réalisation avantageux les feuilles plastiques sont en PET.
Typiquement, dans un tel panneau 30 la surface totale de la couche de matériau électroluminescent 13 correspond à au moins 10 %, de préférence à au moins 30 %, plus préférentiellement à au moins 50 % et encore plus préférentiellement à au moins 70 % de la surface du panneau 30 définie par le produit entre sa longueur hors tout et sa largeur hors tout ; cette surface totale de la couche de matériau électroluminescent peut dépasser 80 % ou même 90 % de la surface totale du panneau.
Nous décrivons maintenant un module électroluminescent incorporant au moins un panneau électroluminescent selon l’invention.
Le panneau 30 qui résulte du procédé qui vient d’être décrit peut être utilisé pour l’étape suivante qui est son encastrement dans un boîtier rigide 47 ; cette étape sera expliquée en relation avec la figure 5, mais il convient d’abord de décrire le boîtier 47 lui-même en relation avec la figure 4. La figure 4 montre une coupe transversale à travers un boîtier 47 vide. Ce boîtier 47 comprend une plaque de base 41, dans laquelle est aménagé un logement 48 délimité par des rebords 42. Ladite plaque de base 41 est typiquement de forme rectangulaire. Elle peut être réalisée par usinage dans une plaque d’acier, qui est ensuite revêtue d’une couche de zinc déposée par voie électrolytique (notamment par électrozingage). La plaque de base 41 peut également être en plastique, en particulier en caoutchouc (de préférence réticulé). La figure 5 montre une coupe transversale à travers un module 40 électroluminescent pour signalisation routière horizontale selon l’invention, qui peut être directement intégré dans une chaussée. Ce module 40 comprend le boîtier 47 pourvu d’un logement 48, de manière à permettre l’insertion d’un dispositif électroluminescent encapsulé, appelé ici « panneau » et repéré par le repère numérique 30.
On dépose sur le fond 43 dudit logement 48 une couche 44 de colle. Ensuite on pose le panneau 30 sur cette couche 44 de colle, avec sa face arrière qui plonge dans ladite couche de colle, puis on dépose sur ce panneau une couche 45 de résine transparente ou au moins translucide pour protéger la surface de la face avant dudit panneau 30. Cette résine doit résister aux effets conjoints du trafic routier et du climat (frottements routiers, UV, humidité, gel, ...), et elle contribue à l’étanchéité du module.
La résine 45 peut être utilisée comme couche de colle 44. À titre d’exemple, on peut utiliser une résine polyuréthane, une résine polyester / polyéther, une résine époxy, une résine méthacrylique (tel que le poly(méthacrylate de méthyle), abrégé PMMA), une résine polycarbonate (abrégé PC), une résine poly(éthylène-co-tétrafluoro- éthylène) abrégé ETFE), une résine poly(fluorure de vinylidène) (abrégé PVDF), une résine silicone.
L’épaisseur totale d’un module selon l’invention est typiquement comprise entre environ 2 mm et environ 6 mm, et de préférence entre environ 2,5 mm et environ 4 mm.
Grâce à ses rebords 42, le module 40 tout entier, ainsi que le panneau 30 encastré dans ledit module 40, est protégé du cisaillement résultant du mouvement de frottement routier (i.e. du mouvement des roues, notamment en mode accélération et en mode freinage). Les rebords 42 peuvent être biseautés ou chanfreinés. Ils s’étendent au moins dans un sens perpendiculaire à la direction de roulement de la chaussée, et de préférence entourent le module entièrement.
Le module électroluminescent 40,140 selon l’invention peut être réalisé selon plusieurs variantes, qui peuvent être combinées entre elles. Selon une première variante, visible de manière schématique sur la figure 6, on dépose au-dessus de la couche 45 de résine une couche 46 constituée de grains ou morceaux de verre (notamment des billes et/ou éclats de verre) pour assurer une texturation de la surface, qui est désirable en vue d’une bonne adhérence des pneus et des semelles qui passent sur le module lorsqu’il est intégré dans la chaussée. Ces grains ou morceaux de verre peuvent avoir une taille typiquement comprise entre environ 0,1 mm et environ 5 mm, de préférence entre environ 0,4 mm et environ 4 mm. Cette couche 46 de grains ou morceaux de verre renforce également l’action protectrice de ladite couche 45 de résine par rapport au panneau 30.
Les valeurs d’antiglissance minimum sont ceux définis dans la norme NF-EN 1436 avec une valeur de SRT de 45, mais on préfère une valeur de SRT d’au moins 55.
Selon une deuxième variante, visible de manière schématique sur la figure 7, les rebords 42 de la plaque de base 41 présentent une pente 46 qui facilite le roulement d’un pneu sur ledit module 40. Cette pente 46, si elle est présente, peut être prévue sur les deux côtés parallèles qui sont orthogonales à la direction de roulement de la chaussée sur laquelle le module 40 est destiné à être installé. La pente 46 peut aussi être prévue sur les quatre côtés du module 40, qui présente une forme sensiblement rectangulaire.
Selon une troisième variante, visible schématiquement sur la figure 8, on aménage une pluralité de trous 49 sur le rebord 42, de manière à pouvoir faire passer des moyens de fixation (non montrés sur la figure), tels que des vis, pour fixer le module 40 dans la chaussée.
Selon une quatrième variante, non montrée sur les figures, ledit panneau 30 comporte plusieurs dispositifs électroluminescents 10 au sein d’un même système d’encapsulation. Cela permet par exemple un éclairage par secteurs.
Selon une cinquième variante, non montrée sur les figures, ledit panneau 30 comporte un dispositif électroluminescent qui n’est pas rectangulaire 10. Cela permet des signalisations selon des formes variées, par exemple en forme de flèche. Le module selon l’invention forme une dalle rigide. Il est destiné à être utilisé dans des installations de signalisation horizontale sur les chaussées. Un exemple d’utilisation typique concerne le marquage les passages de piétons sur les chaussées.
Nous décrivons maintenant, en relation avec les figures 9 et 10, l’intégration du module selon l’invention dans un logement aménagé dans la chaussée pour former un passage pour piétons protégé par une installation de signalisation horizontale. La figure 10 montre de manière schématique une installation de signalisation horizontale formant un passage pour piétons entièrement électroluminescent, alors que la figure 9 montre une telle installation formant un passage pour piétons partiellement électroluminescent, comportant une pluralité de bandes 54 de signalisation.
Cette installation de signalisation horizontale 50 est disposée sur une chaussée 51 dont le revêtement peut être en tout matériau habituellement utilisé à cette fin ; il peut s’agir notamment de bétons bitumineux (de types BBSG (Béton Bitumineux Semi- Grenu), BBTM (Béton Bitumineux Très Mince), BBUM (Béton Bitumineux Ultra Mince), MCBF (Matériau Bitumineux coulé à Froid), etc.), de béton, de pavés, de dalles, de briques. Le module 140 est disposé, par intégration dans un logement de dimensions appropriées aménagé dans la chaussée, de manière à former tout ou partie de la signalisation horizontale du passage de piéton. Dans le premier cas on dispose typiquement un module selon l’invention 140a, 140b à chacune des extrémités d’une bande de signalisation, formant deux rangés 149a, 149b de modules 140 ; dans le premier cas les modules 140 forment une rangé unique 149 qui peut représenter une installation de signalisation horizontale 50 complète.
Pour chaque bande cette signalisation peut être complétée par une marquage 52 traditionnel à la peinture entre les deux modules 140a, 140b ; un tel marquage traditionnel peut aussi être utilisé dans le deuxième cas, par exemple pour entourer le module 140. Les fils électriques 31 émanant du boîtier de connexion 29 sont reliés à un fil d’alimentation électrique 53 qui alimente l’installation 50 à partir d’un boîtier d’alimentation (non montré sur les figures) qui est externe à la chaussée. Dans une variante (non montrée sur les figures) on conduit les fils de chaque module jusqu’au boîtier d’alimentation.
Les dimensions d1, d2, d3 et d4 ainsi que le nombre de bandes 54 peuvent varier ; certains de ces paramètres sont déterminés par la règlementation applicable à la signalisation horizontale (dont Instruction Ministérielle sur la Signalisation Routière, en particulier les Parties 7 « Marques sur chaussée » et 9 « Signalisation dynamique »).
Nous décrivons maintenant un procédé utilisable pour créer une installation de signalisation horizontale selon l’invention sur une chaussée. L’utilisation de l’invention en tant que signalisation horizontale sur une chaussée ne se limite pas au procédé d’installation décrit ci-dessous.
Dans une première étape on aménage pour chaque rangée 149 de modules 140 une saignée ou un rabotage 160a, 160b dans la chaussée, dans un sens sensiblement orthogonale à la direction de roulement de la chaussée, d’une dimension suffisante pour pouvoir accueillir les éléments de connexion électriques des modules, et on aménage une série de logements ou renfoncements 161 (montré sur chacune des figures 9 et 10 seulement pour un des modules) dans la chaussée, dans une direction sensiblement orthogonale à la direction de roulement, d’une dimension suffisante pour pouvoir intégrer dans chacun desdits logements ou renfoncements un module selon l’invention.
Dans une deuxième étape on pose les modules selon l’invention dans les logements et on les fixe à l’aide des moyens de fixation, qui traversent les trous aménagés dans le rebord de chaque module ; dans cette deuxième étape on dépose également les éléments de connexion électrique dans chaque saignée. Une couche d’émulsion de bitume peut également être appliquée sous les modules afin d’assurer un meilleure collage avec le sol support et d’assurer une étanchéité.
Dans une troisième étape on rebouche lesdites saignées et en scelle les modules dans leurs logements. Dans une quatrième étape, qui peut être intervertie avec la troisième, on branche les éléments de connexion électriques à une alimentation électrique appropriée.
L’utilisation des modules électroluminescents selon l’invention n’est bien évidemment pas limitée à la signalisation de passages de piétons. Ces modules peuvent être utilisés pour toute autre signalisation horizontale, routière ou non, destinée aux automobilistes et conducteurs d’autres véhicules à moteur, aux cyclistes, et aux piétons. L’invention présente plusieurs avantages par rapport aux dispositifs de l’état de la technique qui servent le même but.
L’utilisation d’un panneau électroluminescent à émission surfacique, qui ne comporte pas de diodes électroluminescentes individuelles mais représente en lui-même une seule diode électroluminescente, simplifie considérablement la fabrication du panneau électroluminescent, et en particulier sa connectique. Elle assure une bonne luminosité, avec une luminance homogène, non polluante, qui est avantageusement d’au moins 15 cd/m2, et de préférence d’au moins 20 cd/m2. Une luminance de cet ordre de grandeur et une telle lumière surfacique n’induisent pas de pollution lumineuse.
Un avantage particulier du dispositif selon l’invention est sa caractéristique angulaire d’émission : sans ajout d’un diffuseur ou d’un guide d’onde on obtient directement un profil d’émission lambertien, caractérisé par une intensité émise qui varie selon le cosinus de l’angle d’incidence. De ce fait, la luminance perçue est quasiment indépendante de l’angle d’observation. La figure 11 montre un tel profil, enregistré à l’aide d’un goniophotomètre, mesuré entre un angle de 90° et 180° (ce dernier correspondant à une direction perpendiculaire à la surface d’émission). Grâce à ce spectre angulaire d’émission, un dispositif selon l’invention est particulièrement visible pour le conducteur d’un véhicule.
Dans le module selon l’invention on dissocie les fonctions d’étanchéité et de rigidité : la fonction étanchéité est assurée par le panneau électroluminescent encapsulé, alors que la fonction rigidité est assurée par le boîtier, qui permet la fixation sur la chaussée et protège le panneau électroluminescent contre le cisaillement, notamment entre les couches qui composent son encapsulation.
Dans le procédé selon l’invention, l’intégration dans un logement aménagé dans la chaussée assure également la longévité du module selon l’invention et de l’installation de signalisation horizontale utilisant ce module. Cette intégration évite l’arrachement du module de la chaussée, notamment par cisaillement, et il protège les moyens de connexion électriques nécessaires à l’alimentation électrique du module.
Comme indiqué ci-dessus, le module selon l’invention présente de nombreux avantages. Il résiste à des fortes charges verticales, et supporte notamment le passage répété de camions ou d’engins à chenilles. Il résiste à des forces de cisaillement, et notamment aux forces générées lors du freinage ou de l’accélération d’un véhicule routier. Il résiste également à l’humidité et aux intempéries (chaleur sèche, chaleur humide, froid, gel, pluie, neige, eau stagnante, eau salée etc.). Il résiste à l’abrasion.
Sans nécessairement tirer profit de tous ces avantages en même temps, le module selon l’invention peut être utilisé dans de nombreuses applications de signalisation horizontale, qui ne sont pas limitées aux passages de piétons. Il peut être utilisé pour la signalisation horizontale routière de manière générale, par exemple pour les pistes cyclables, les lignes d’arrêt (par exemple devant un signe de stop), la signalisation d’une direction à prendre, la signalisation d ‘une file, d’une voie de stationnement, d’une voie réservée (par exemple aux bus, taxis et/ou aux véhicules de secours), mais aussi pour la signalisation de pistes pour aéronefs ou les voies similaires, et pour signaliser des bordures de trottoirs, de marches ou d'escaliers. Il peut être utilisé plus généralement dans tout espace public ou privé, interne ou externe, à des fins de signalisation horizontale.
Le module selon l’invention peut également être utilisé à l’intérieur de bâtiments privés ou publics, accueillant des véhicules ou non, par exemple dans les parkings pour la signalisation d’espaces de stationnement, dans les centres commerciaux, les bâtiments des aéroports, les entrepôts, les bâtiments industriels. Il peut être utilisé dans des installations portuaires et sur des navires (paquebots, yachts, ferries) où la qualité et la durabilité de l’encapsulation sont particulièrement utiles.
EXEMPLES
On a réalisé des panneaux électroluminescents encapsulés comme décrits ci-dessus en relation avec l’invention. On a également réalisé des modules électroluminescents selon l’invention, qui comportaient ces panneaux électroluminescents. Plusieurs types d’essais ont été effectués.
Les panneaux électroluminescents encapsulés ont été immergés dans l’eau pendant environ soixante jours en fonctionnement (i.e. émettant de la lumière). À l’issu de cet essai on n’a constaté aucune dégradation fonctionnelle des panneaux. On a par ailleurs soumis les panneaux électroluminescents encapsulés débranchés à une atmosphère humide et chaude (60 °C, 85 % d’humidité relative) dans une enceinte fermée. On les a rebranché chaque semaine pour tester leur fonctionnement, et n’a constaté aucune dégradation fonctionnelle.
Dans un autre essai les panneaux électroluminescents ont été posés sur une route à l’extérieur (circuit d’essai), où ils ont pu fonctionner pendant deux mois pendant l’hiver avec des cycles de gel / dégel, des conditions d’humidité élevée et diverses autres intempéries.
On a réalisé des modules en encastrant des panneaux électroluminescents dans des boîtiers, comme décrit ci-dessus. L’épaisseur de la base de la plaque d’acier était d’environ 1,5 mm. L’épaisseur de la couche de résine transparente était d’environ 1,5 mm, avec un dosage d’environ 2 700 g/m2. On a testé ce module avec 10000 cycles de roulement à sec. On n’a pas observé de décollement ou de fluage du module ou du panneau, ni de dégradation de la luminance et de son homogénéité visuelle.
La luminance du module était de 24 cd/m2. La consommation électrique de ce module était environ trois fois plus faible qu’un dispositif comportant une pluralité de diodes LED discrètes, qui sont des émetteurs ponctuels, procurant une luminance comparable.
Un profil angulaire d’émission en intensité d’un module électroluminescent selon l’invention est montré sur la figure 11, qui a été expliquée ci-dessus.

Claims

REVENDICATIONS
1. Module électroluminescent (40,140) pour signalisation routière horizontale, comprenant un panneau électroluminescent (30) comportant au moins un dispositif électroluminescent surfacique (10) et un système d’encapsulation (33) dudit dispositif électroluminescent surfacique (10), ledit panneau électroluminescent (30) présentant une face dit « avant », par laquelle de la lumière est émise lorsque ledit panneau (30) est en fonctionnement, et une face dite « arrière », opposée à la face avant, ainsi que des éléments de connexion électrique (31) ; caractérisé en ce que ledit panneau électroluminescent (30) est encastré dans un boîtier rigide (47), sa face avant pointant vers l’extérieur du module, et en ce que ledit dispositif électroluminescent surfacique comprend ou est formé par un substrat pourvu d’une couche électriquement conductrice et optiquement transparente formant une première électrode, sur laquelle est déposée une couche d’un matériau électroluminescent, une couche électroniquement isolante puis une couche électriquement conductrice formant une deuxième électrode, l’électroluminescence étant excité par un champ électrique alternatif appliqué entre ladite première et ladite deuxième électrode.
2. Module électroluminescent selon la revendication 1, caractérisé en ce que qu’il présente un profil angulaire d’émission en intensité qui est de type lambertien, homogène sur toute la surface de la couche du matériau électroluminescent.
3. Module selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit dispositif électroluminescent, ou lesdits dispositifs électroluminescents, s’étend(ent) sur la plus grande partie de la surface dudit panneau électroluminescent, et de préférence sur au moins 70 %, plus préférentiellement sur au moins 80 %, et encore plus préférentiellement sur au moins 90 %, de la surface dudit panneau électroluminescent.
4. Module selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu’au moins un desdits dispositifs électroluminescents comprend une pluralité de zones électroluminescentes indépendantes les unes des autres.
5. Module selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit boitier comporte un rebord (42) qui protège la tranche dudit panneau électroluminescent.
6. Module selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu’il comprend une couche de résine (45) déposée au-dessus dudit panneau électroluminescent (30), sur laquelle est déposée une couche (46) constituée de grains ou morceaux de verre.
7. Module selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ledit système d’encapsulation comprend sur chaque face une pluralité de couches alternées de colle et de feuille plastique, et de préférence, sur la face arrière, au moins une feuille métallique.
8. Module selon la revendication 7, caractérisé en ce que l’ensemble desdites couches alternées forme, sur les quatre côtés du panneau, un rebord (32).
9. Module selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que ledit panneau est fixé audit boitier rigide par une couche de colle s’étendant sur sensiblement toute la surface collée, ladite couche de colle étant en contact avec la face arrière dudit panneau.
10. Panneau électroluminescent (30) pour module électroluminescent selon l’une quelconque des revendications 1 à 9.
11. Utilisation d’un module selon l’une quelconque des revendications 1 à 9 dans une signalisation horizontale, qui est de préférence une signalisation routière ou une signalisation à l’intérieur de bâtiments, telle qu’une signalisation d’un passage pour piétons, d’un espace de stationnement, d’une ligne d’arrêt, d’une direction à prendre, d’une file, d’une voie de stationnement, d’une voie réservée.
12. Procédé pour créer une installation de signalisation horizontale (50) sur une surface telle qu’une chaussée, comportant une pluralité de modules (140a, 140b) selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel procédé : on aménage dans ladite surface au moins un logement ou renfoncement (161), d’une dimension appropriée pour pouvoir accueillir un ou plusieurs desdits modules (140), et on installe lesdits modules dans ledit au moins un logement ; on aménage dans ladite surface (50) au moins une saignée (160) pour conduire les éléments de connexion électrique (31) desdits modules vers un branchement d’alimentation électrique, et on installe lesdits éléments de connexion électrique dans ladite au moins une saignée ; on rebouche lesdits saignées ou renfoncements (161) et on scelle lesdits modules (140a, 140b) dans leur logements : on branche lesdits éléments de connexion (31) à une alimentation électrique appropriée.
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