Innov'INSA: Lampe de chevet

 

 

LA LAMPE DE CHEVET

 

 

INTRODUCTION 

Aujourd’hui l’innovation semble être partout. De l’application pour Smartphone à la poubelle connectée en passant par les livraisons en drone, il est difficile d’imaginer clairement à quoi ressemblera le monde de demain. Néanmoins, certains objets semblent, au premier abord, moins propice à des évolutions révolutionnaires comme, ce petit objet, utilisé quotidiennement, qui agresse au réveil mais accompagne jusqu’au sommeil, qui est posé sur une table ou accroché au mur pour apporter de la lumière au niveau des yeux : la lampe de chevet.

La lampe de chevet fait parti de notre quotidien, elle est loin d’être parfaite et pourtant personne ne semble y apporter beaucoup d’attention.

Grâce à la méthode de conception inventive, TRIZ inventée par le russe Genrich Altshuller en 1985, et au travail d’équipe de 5 étudiants ingénieurs, plusieurs évolutions possibles de la lampe de chevet sont présentées dans cette page.

Après une présentation historique de la lampe, elle est analysée pour mettre en avant des contradictions et en faire naitre une évolution. 

 

 

1. HISTOIRE DE LA LAMPE

 

Définie par l’encyclopédie Diderot-D’Alembert comme « «vaisseau propre à contenir de l'huile ou autres matières grasses et onctueuses qui, au moyen d'une mèche de coton qui en est humectée, servent pour éclairer» [1] depuis l’antiquité, la lampe a  toujours été utilisée pour des usages multiples et a connu de nombreuses formes différentes : aussi bien, fixe que mobile, tenue grâce à un trépied pour éclairer les écrivains que joliment travaillée en bronze comme objet de décoration. Au moyen-âge, la chandelle commença à apparaître dans les foyers, considérée comme modestes, pour éclairer la maison sans tenir la lampe à la main. Néanmoins, aucune évolution notable apparu durant cette période. 

Après la lampe à gaz, la première grande évolution de la lampe fut la lampe de Nernst avec une lampe composée d’un bulbe et de fils métalliques dans lesquels passait un courant électrique. Ensuite, après avoir effectué de nombreux essais avec différents matériaux comme le platine ou les fibres végétales, Edison est considéré comme l’inventeur de la lampe à incandescence et est à l’origine des lampes électriques pour les réverbères.

La lampe est aujourd’hui considérée comme un simple objet permettant de produire de la lumière grâce à une ampoule incandescente ou luminescente. Comme depuis l’antiquité elle peut être aussi bien local qu’individuel ou portative et aussi bien utilitaire que décorative.

La lampe de chevet quand à elle, est soit posée sur une table de nuit, soit accrochée au mur, dans le but de fournir un éclairage réduit et satisfaire le besoin d’être éclairé pour des activités tel que lire dans son lit.

Aujourd’hui, on trouve principalement dans le commerce, des lampes de chevet classique avec fil électrique et interrupteur. Elles sont parfois orientables pour s’adapter au mieux aux besoins de l’utilisateur. Certaines lampes s’accroche au lit grâce à une pince pour supprimer l’obligation d’avoir une table sur laquelle la poser. Enfin, elles peuvent être tactile, avec ou sans fil électrique et à intensité variable pour faciliter son utilisation et s’adapter à l’activité tout en réduisant la consommation d’énergie

 


 


[1] Magien Maurice, Histoire de la Lampe, Disponible sur: http://documents.irevues.inist.fr/bitstream/handle/2042/30618/CT_1979_1_102.pdf?sequence=1 Date de consultation : 28 novembre 2016

 

 

 

2. ANALYSE DU SYSTEME

 

Pour l’analyse de notre système, la lampe de chevet, nous avons utilisé le logiciel en ligne STEPS reprend les principes de la TRIZ.

 

Intégralité des parties

L’intégralité des parties n’est autre que le listing des différentes parties constitutives du système. Ce listing permet d’étudier ces parties dans le but de déterminer le fonctionnement exact de l’objet dans l’accomplissement de sa FPU (fonction principale d’utilisation).

La lampe de chevet (sans fil et tactile) est composée de trois parties principales : la batterie, un interrupteur tactile et une ampoule. La batterie (moteur) transmet, à l’aide de l’interrupteur tactile (transmission) en position fermée, l’électricité à l’ampoule qui va produire de la lumière (travail). Le contrôle de l’action de la lampe de chevet est visuel. La personne utilisant l’objet va contrôler l’état de fonctionnement de la FPU en voyant si l’ampoule produit de la lumière et ainsi éclaire la chambre.

 

Analyse multi-écrans

L’analyse multi-écrans est une étape principale dans la procédure de la TRIZ. Elle permet d’établir les références conditionnant l’objet dans le passé et dans l’état actuel tout en gardant une vision d’avenir pour le système. Deux paramètres définissent cette analyse : le temps (passé, présent, futur) et la dimension systémique (microsystème, système, super-système). Entre chaque époque sont listés les éléments qui ont fait évolué positivement ou négativement l’objet dans le temps.

Nous avons donc défini les super-systèmes, systèmes et microsystèmes pour le passé et le présent de notre lampe de chevet. Ensuite, nous avons déterminé les éléments d’amélioration et de régression entre ces deux époques. Ainsi, le logiciel nous fourni les différents paramètres améliorables pour l’élaboration d’une nouvelle lampe de chevet innovante.

 

Lois d’évolution

Le système « lampe de chevet » a été analysé à travers l’outil d’analyse STEPS grâce au neuf lois d’évolution. Ces lois ont mis en avant les domaines d’évolution possible de notre objet. La toile bleue présente en effet la modélisation attribuée par l’équipe en fonction du degrés d’importance de chaque lois suivant une notation de 1 à 5, en contraste avec la modélisation théorique indiquée en vert sur la toile.

 

Loi 1 : intégralité des partie L’ensemble des éléments moteur, transmission, transmission, contrôle sont ils présents ?

L’ensemble des éléments est présent. La batterie n’est pas un élément moteur fiable puisque celle-ci peut se décharger.  L’interrupteur est mis en action pas l’Homme à travers un interrupteur tactile: dispositif récent donc non fiable à 100%.  L’ampoule est actionnée par l’action sur l’interrupteur donc indirectement  par l’Homme.  L’éclairage est un contrôle visuel infaillible mais néanmoins jugé par l’Homme.

Les éléments ne satisfont pas entièrement l’ensemble de rôle qu’ils doivent effectuer car l’Homme ne peut pas être considéré comme idéal.

Note:

Loi 2 : conductibilité énergétique L’ensemble des éléments composant le système laisse-t-il passer de l’énergie sans générer de pertes ?

Lorsqu’une batterie est neuve, elle n’a pas de perte d’énergie donc la totalité d’énergie engrangé quand elle est branché au secteur et transformée en électricité stockée pour alimenter l’ampoule. Néanmoins, il y a perte d’énergie à partir du moment où la batterie est « usée » et que remplir sa capacité de stockage demande plus d'énergie.

Note :

 

Loi 3 : harmonisation L’ensemble des relations entre éléments du système et entre l’élément de travail et de la FPU ou entre l’élément moteur et l’énergie est-elle de nature à optimiser la réalisation de la FPU ?

Il y a une fracture entre « électricité », « batterie » et « interrupteur » car il faut dans un premier temps recharger la batterie, la débranche puis l’insérer dans la lampe pour allumer l’ampoule. En effet, cela ajoute des processus externes nécessaires au bon fonctionnement de la FPU. Pour une optimisation il faudrait être brancher sur secteur mais permettre pouvoir placer la lampe loin d’une prise de courant.

De plus, en considérant la chambre dans son ensemble, les lampes actuelles demande à l’utilisateur d’actionner indépendamment la lampe principale de la pièce et la lampe de chevet, mettant en avant un problème : soit deux lampes sont allumées, soit aucunes n’est allumées.

Note : 

 

Loi 4 : idéalité La FPU est-elle effectuée sans dépense matérielle, énergétique ou autre ?

La FPU, éclairer la chambre, est effectuée de manière plus que convenable par rapport aux dépenses, notamment en énergie.

Note :

 

Loi 5 : développement inégal Chaque élément est-il au niveau optimal d’évolution technologique en comparaison aux autres ou au contraire, handicape-t-il par son retard, l’efficience de la FPU ?

Les  ampoules basses consommation utilisée aujourd’hui ont besoin de plus de temps avant d’atteindre leur intensité maximale et ainsi, handicapent la FPU avec un éclairage moindre.

Note :

 

Loi 6 : transition au super-système Le système a-t-il épuisé les ressources de son développement ? Son avenir semble-t-il compromis et sa disparition inéluctable ?

Une évolution peut être imaginé en regroupant en un même système tous les objets liés à la table de chevet. Par exemple, la lampe de chevet, le réveil, le meuble et pourquoi pas même le lit ou la chambre en elle-même pourraient être regroupé en un seul et même système. Cependant de nombreux objets tels que les lampes-réveil ou les lampes de chevet-meuble existent déjà.

Note : 

 

Loi 7 : transition vers le micro niveau Le système dans son état de technologique actuel, a-t-il épuisé les ressources de son développement ? Un changement radical du mode de réalisation de la FPU semble-t-il inéluctable ?

Il y a certainement une marge d'évolution en regroupant les objets autour de la table de chevet. Par exemple, on peut grouper la lampe de chevet, le réveil, le meuble et pourquoi pas, la pièce pour cette transition. Cependant de nombreux objets tels que les lampes-réveil ou les lampes de chevet-meuble existent déjà.

Note : 

 

Loi 8 : dynamisation L’état de dynamisme du système est-il de nature à optimiser la FPU ou gagnerait-il a modifier sa structure de manière à être plus souple sans perte de contrôlabilité ?

La dynamisation est un axe d’évolution important de la lampe de chevet. On peut imaginer une lampe qui prend moins de place en se rétractant ou en étant intégrée au mur ou au meuble. Une lampe composée d’un socle pour charger sa batterie et qui pourrait être posé à n’importe quel endroit tout en ayant un encombrement moindre semble aussi possible. La structure de la lampe peut donc être modifiée sans affecter sa contrôlabilité.

Note : 

 

Loi 9 : accroissement substance-champ L’état de maturité du système exige-t-il, pour évoluer, d’intégrer de nouvelles associations de type substances-chams afin d’augmenter la valeur de sa fonction principale utilise ?

Il sera tout à fait envisageable de concevoir un lampe de chevet qui permet de recharger son téléphone puisque bien souvent le portable est à charger sur la table de nuit ou bien, une lampe de chevet avec enceinte intégrer pour écouter de la musique paisiblement et se relaxer voir même, avec une vision plus futuriste, d’envoyer des ondes vibrantes dans le matelas au rythme de la musique, créant ainsi une zone de relaxation. Enfin, puisque une photo trône souvent sur les tables de nuit, la lampe de chevet pour pourrait l’éclairer.

Note : 

 


 

 

3. PARAMETRES ET CONTRADICTIONS

 

Une fois les différentes lois d’évolutions déterminées et notées, nous avons défini les polycontradictions. C’est-à-dire que nous avons déterminé les PA (paramètres d’action) et PE (paramètres d’évolution) permettant respectivement de caractériser notre lampe de chevet et de définir les paramètres liés aux PA, proies aux changement apportés sur ceux-ci.

Nous avons donc, pour la lampe de chevet, quatre PA et dix PE.

Les PA : Intensité de l’éclairage (intensité), Harmonisation, Allumage, Fonctionnalité.

Les PE : Fabrication (€ et t), Coût (€), Autonomie (t), Mobilité (espace), Matériaux plus ou moins respectueux de l’environnement (€), Esthétique (visuel), Masse (kg), Consommation d’énergie (kWh), Adaptation à l’activité.

Chaque PA et PE doit être pondéré dans le but de définir les priorités d’évolution. Les pondérations sont visualisables à droite sur l’image ci-dessous.

 

 

 

4. RESOLUTION

 

Contradictions proposées

Dans sa dernière étape, le logiciel en ligne STEPS nous a proposé plusieurs contradictions concernant notre système. Afin, de nous aider à choisir la bonne contradiction, il nous a classé par ordre de poids l’ensemble des contradictions résultantes de la définition des paramètres de contracdictions.

Nous en avons choisi deux :

→ La fonction de la lampe de chevet doit être variable pour satisfaire la consommation d’énergie et unique pour satisfaire l’autonomie

→ L’allumage de l’interrupteur doit être manuel pour satisfaire le coût et automatisé pour satisfaire l’adaptation à l’activité.

Grâce aux matrices définies par STEPS, nous avons pu évaluer l’importance des principes d’évolutions selon la contradiction et nous avons par la suite choisi les principes selon lesquels nous souhaitions faire évoluer notre lampe de chevet.

 

Les principes d’évolution choisis sont les suivants :

·        Segmentation

·        Remplacement du principe mécanique

·        Action excessive ou partielle

 

 

Concepts de solution

La lampe de chevet à allumage automatique

La première idée est de concevoir un système d'allumage plus simple et naturel contrairement à l'allumage actuel qui implique un action humaine à part entière. Le système d'allumage et d'extinction fonctionnerait grâce à un objet type lunettes ou livre que l'on viendrait poser sur la base de la lampe. Une fois l'objet posé dessus, la lampe s'étindrait et permettrait à l'utilisateur de dormir tranquillement. Il faut ajouter à cela le fait que la lampe de chevet doit être reliée à la lumière principale de la pièce, pour que, la lampe s'allume lorsque l'on éteint la lumière pricipale quand on rentre dans la pièce. Enfin, pour en terme d'esthétique et d'autonomie de la lampe, l'utilisation des nouvelles batteries flexible envisageable.

 

La lampe de chevet intégrée au mur ou au lit

En reprenant le concept précédent, nous avons aussi imaginé une lampe qui serait intégrée au lit ou au mur. En effet, la lampe est un élément encombrant pouvant être mieux adaptée à l’environnement. Sa place reste dans la chambre et est associée à une activité faite avant le sommeil telle que la lecture. Ainsi, elle peut se trouver intégrée au mur, au lit ou encore à la table de chevet avec une station posée sur la table de chevet permettant l'allumage et l'extinction de celle-ci. 

 

La lampe holographique

La lampe holographique comme son nom l'indique consisterait en un dispositif émettant un hologramme souhaité par l'utilisateur (portrait, image, forme quelconque). Des dispositifs de réverbération permettrait la réverbération de la lumière émise par l'hologramme (système pyramidal). De plus ce système peut reprendre le système de la lampe à allumage automatique pensé précédemment.

 

 

CONCLUSION

La découverte de la méthode TRIZ a été un exercice interessant et particulièrement surprenant. Comme évoqué dès l'introduction, la lampe de chevet est un objet du quotidien auquel nous ne portons pas beaucoup d'importance et qui ne s'inspire pas à l'innovation au premier abord. C'est donc sans inspiration particulière que l'équipe s'est aventurée dans le projet et c'est avec surprise que chacun des membres s'est découvert un esprit créatif rempli d'idées d'évolution pour la lampe de chevet: de la plus clasique avec un simple capteur pour faciliter l'allumage de la lampe au plus futuriste avec la lampe hollogramme. Grâce à la plate-forme STEPS, le projet à avancé de manière intuitive et les idées ont été partagées de manière naturelle

Nos idées ont rapidement avancées et se sont orientées vers deux optiques principales. La première tournait autour de la fonction, l'éclairage. S'en suivait donc de nombreuses questions telles que comment mieux éclairer ou encore comment avoir un éclairage plus adapté à l'activité. La deuxième idée concernait plutôt la forme de l'objet et ses différentes fonctions possibles; à savoir, adapter l'objet à l'environnement, l'espace. C'est donc avec ces idées que nous avons fait évoluer notre lampe de chevet jusqu'à arriver à nos innovations.

Cette méthode de conception inventive permet d'innover en considérant un système dans son ensemble c'est à dire, de la fabrication à l'utilisation. L'utilisateur reste un acteur phare de la conception se plaçant bien souvent en plein coeur de celle-ci dans le but de toujours satisfaire ses besoins.

 

URL du projet STEPS: https://drive.google.com/drive/folders/0Bw2iExaxdOqGWDdMVnhoUnYteVk?usp=sharing

 

 

Dorothée BESSIERE

Vincent DELVALLE 

Zonghao TANG

Maxime QUESNEL

Ludovic HAMEL 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 
 

 

 

 
 
 
 

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