Brevet FR2022560A1 — publié le 19700731

La présente invention a pour objet des perfectionnements à une lampe d'éclairage, perfectionnements par lesquels-la lumière d'une source lumineuse est diffusée sur une aire étendue à partir de différentes parties de la surface d'une ampoule, sans perte de la brillance originale de la lumière, de manière à assurer un clairage à effet décoratif confortable, Avec une source lumineuse qui n1 assure pas une diffusion, par exemple une lampe à ampoule transparente, on se heurte en général au problème que ltéclairage assuré par celle-ci a un éclat intense et est éblouissant pour l'oeil nu, ce qui crée une situation inconfortable.Pour résoudre un tel problème, on a en conséquence utilisé jusqutici un procédé qui consiste à dépolir 11 ampoule ou le globe recouvrant la source lumineuse. Dans le cas où cet élément de lampe est dépoli, la lumière est diffusée après avoir été soumi- se à une réfraction complexe, de sorte que 11 ampoule ou le globe dans son ensemble apparaît brillant ou que la source lumineuse a une surface apparente plus étendue. Etant donné cependant que la brillance d'origine de la lumière décroît, l'usage d'une ampoule présentant des irrégularités de surface complexes assure seulement la beauté de la forme et non la qualité de la brillance qui serait susceptible de rendre un tel type de lampe utilisable pour l'éclai- rage -â effet décoratif.De plus, avec une lampe ordinaire pour iie éclairage à effet décoratif, la lumière d'une source est simplement transmise à travers la surface de I1 ampoule ou est soumise à des réflexions et réfractions répétées. Dans le premier cas, la bril lance est trop intense ou produit un éblouissement excessif pour l'oeil nu, ce qui provoque une situation inconfortablee tandis e dans le second cas, ltefficacité de l'éclairage est trop réduite pour assurer un attrait visuel agréable De plus, dans l'un et 1' autre cas, la forme de 11 élément constituant la source lumineuse, par exemple le filament, est facilement perçue depuis l'extérieur, ce qui provoque une réduction de la beauté ornementale de la lampe En présence des inconvénients ci-dessus mentionnés, la présente invention utilise un nouveau type dtampoule recouvrant la source lumineuse ayant une forme complexe avec des irrégularités de surface, disperse la lumière de la source uniquement par une réfraction primaire sans la soumettre à une réfraction complexe comme dans le cas des lampes de îtart antérieur et fournit une source lumineuse apparente dtaspect étendu, brillante et belle, non éblouissante pour l'oeil nu. La présente invention est caractérisée en ce qutune source lumineuse est recouverte par une ampoule un grand nombre de segments convexes et concave$ étant formés dans la surface extérieure de l'ampoule de manière à diffuser la lumière de I'ampoule, les deux parties d'extrémité de chaque segment formant un plan incliné sous un angle d'environ 6 degrés [# =T + (#/2 -#)] (dans la quelle # représente l'angle d'incidence des rayons lumineux de la source et 2désigne l'angle critique des dits rayons lumineux se réfractant à travers le segment) la surface entre les dites parties d'extrémité étant constituée par une surface courbe ou plane. L'effet de lentille et d prisme des nombreux segments convexes et concaves ci-dessus mentionnés permet à la lumière de la source d'être diffusée suivant une surface aussi importante que possible simplement par la réfraction primaire sans provoquer une réduction de sa brillance originale Ltobjet principal de la présente-invention est de fournir une lampe d'éclairage ne provoquant pas d'éblouissement et qui conrient pour ltéclairage à effet décoratif dans laquelle Iteffet de lentille et de prisme ci-dessus mentionné des segments de la sur d de l'ampoule assure une brillance analogue à celle assureepar de nombreuses sources lumineuses ponctuelles La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée faiteci-après avec référence aux dessins ci-annexes dans lesquels Fias 1 à 5 sont des illustrations optiques du principe de base de la présente invention; Figs 6A à 6K sont des, vues en perspective de différentes variantes de réalisation des segments de ltampoule utilisée dans la présente invention Figs 7A et 7B scnt des vue en élévation latérale et par en dessous respectivement d'une lampe d'éclairage selon un mode de réalisation de l'invention F-igs PA à 8C sont des vues agrandies de la. partie princi @ale du dit mode de réalisation Fig. 5 est une vue en élévation, avec arrachement partiel, une lampe d'éclairage selon un astre mode de réalisation Fig. 10 représente les ponitions relatives du filament et des segments de la lampe représentée dans la figure 9 Fig. 11 est une vue en coupe transversale partielle agrandie de l'ampoule utilisée dans la lampe de figure 9 ; Fig. 12 est une vue en coupe longitudinale partielle agrafr. die de l'ampoule utilisée dans la lampe de figure 9 ; Fig. 13 est un graphique de la relation entre le rapport de la longueur à la longueur transversale de chaque segment et le rapport de la longueur du filament an rayon de l'ampoule, et Fig. 14 est un graphique de la relation entre l'angle d' inclinaison du plan donné de chaque segment et la distance entre le filament et la surface de la paroi interne de l'ampoule. Si la lumière de la source doit etre dispersée simplement par réfraction primaire, il est alors seulement nécessaire de former par un procédé habituel, sur la surface externe d'une ampoule recouvrant une source lumineuse, une pluralité de segments capables d'assurer un effet de lentille ou de prisme.Lorsque cependant une lape d'éclairage doit présenter un effet plus perfectionné de manière à satisfaire complètement à l'objet ci-dessus nentionné, il est alors nécessaire que la lumière de la source soit soumise à une réfraction et à une diffusion sur une aire importante par chaque segment et cela même lorsque lIampeule est regardée depuis une position ou sous un angle compris dans une aire plus importante que cela était possible avec l'art antérieur et que les rayons lumineux soient perceptibles depuis un plus grand nombre de segments, à savoir qu'un nombre plus important de segments aient une apparence brillante. Dans ce cas, on suppose que, comte représenté dans la figure 1, une plaque de verre transparent Q est placée à une certaine distance d'une source lumineuse P et que l'angle d'incidence des rayons lumineux de la source au point A, sur la surface extérieure SO de la dite plaque en verre transparent Q, correspond à @ et 1' angle de réfraction correspondant à celui-ci est désigné par 6.Si dans le cas de l'angle d'incidence @ ci-dessus mentionné, un plan S passant par le point A est incliné de manière à permettre que l' angle d'incidence défini avec le dit plan S soit considéré comme équivalent à l'angle critique # #, il est alors évident que l'angle de réfraction correspondant au dit angle d' incidence peut être rendu aussi grand que possible. L'angle d'incidence 7 ci-dessus men- tionné et l'angle ô de réfraction tel qu'utilisé dans la présente description, désignent respectivement des angles d'inclinaison par rapport à un axe # perpendiculaire a un plan passant par le point A avant qu'il soit incliné comme décrit ci-dessus, à savoir le plan Sg représenté par la surface extérieure de la plaque de verre Q. Si, dans ce cas, l'angle de réfraction ô ou angle d'inclinaison défini par le plan S passant par le point A avec l'axe é ci-dessus mentionné est désigne comme positif lorsqu'il tourne vers la gauche et comme négatif lorsqu'il tourne vers la droites alors le dit angle de réfraction 6 peut être donné par l'équation suivante #=## (#/2-#) .,............ (1) Lorsque, en conséquence, le degré d'inclinaison des parties inférieure et supérieure de chaque segment de la surface de l'am- poule est défini conformément à 11 équation 1 ci-dessus et que la surface entre les dites parties d'extrémités supérieure et inférieure est constituée par une surface plane et/ou courbe, le dit segment peut alors diffuser la lumière de la source sur une portée aussi large que possible dans la direction verticale. On exposera maintenant le procédé pour déterminer en pratique les segments de la surface de l'ampoule sur la base des considérations ci-dessus. I1 sera noté que cet exemple typique de déterminatlon est associé avec des segments formés sur une ampoule en verre cylindrique Q de 5mm d'épaisseur et de loemm de diamètre interne ayant un indice de réfraction n = 1,47 qui entoure une source lumineuse P. On discutera tout d'abord la forme en coupe longitudinale verticale du segment. Pour ce faire, on déterminera les angles # a et 7 b d'incidence à l'extrémité supérieure a et à l'extrémité inférieure b du segmenta comme représenté dans la figure 2.Etant donné que les angles #a et #b dtincidence depuis la source lumineuse P, sur l'ampoule Q, sont de 310 et 210501 respec tivement et que l'indice de réfraction est 1,47 les angles a et d'incidence aux points a et b sont de 20 30' et 140401 respectivement. n conséquence, on voit d'après ltéquation 1 ci-dessus qu'il est seulement nécessaire de régler l'angle 6 d'inclinaison au point a à 670301, lorsque la lumière de la source est réfractée vers le haut, et à 260301 dans la cas d'une réfraction vers le bas, et l'angle ô d'inclinaison au point b à 570401, lorsque la lumière de la source est réfractée vers le haut, et à -36 20' dans le cas d'un réfraction vers le bas.En ce qui concerne toutefois la forme de la section verticale du segment, on peut en envisager, comme représenté dans les figures 3A à 3F, différents types ayant un tracé rectiligne etSou courbe avec les angles d'inclinaison cidessus mentionnés, de manière à réfracter les rayons lumineux dans des directions opposées les unes aux autres par contact tangentiel avec les dites surfaces planes réunies entre elles par des surfaces planes et/ou courbes. On discutera -maintenant la forme en coupe transversale du segment. Comme représenté dans la figure 4, la lumière venant de la source lumineuse P traverse de facon rectiligne l'ampoule Q de sorte que les angles 7 c et et #d d'incidence à l'extrémité de droite c et à l'extrémité de gauche d du segment sont égaux aux angles et et d d'incidence de la source d'éclairement P sur 11 ampoule Q. Etant donné que les dit-s angles #c et #d dtincidence sont tous les deux de 1103O', il est seulement nécessaire de régler l'angle d' inclinaison aux points c et d conformément à l'équation 1 ci-dessus mentionnée,à savoir pour le point c 58030', lorsque la lumière est réfractée vers la gauche, et à 350301 dans le cas d'une réfraction vers la droite et pour le point d à 35030', lorsque la lumière est réfractée vers la gauche, et à -58 30' dans le cas d'une réfraction vers la droite.En conséquence en ce qui concerne la forme de la section transversale du segment, on peut en envisager, comme représenté dans les figures 5A à 5C, différents- types ayant des surfaces planes et/ou courbes contactant tangentiellement aux extrémités du segment les angles d'inclinaison ci-dessus mentionnés, de manière à réfracter la lumière dans des directions aussi largement opposées que possible. En ce qui concerne la forme d'ensemble du segment, on peut en envisager différents types ayant des sections verticales et horizontales telles que celles représentées dans les figures 3 et 5, par exemple ceux illustrés dans les figures 6A à 6K On décrira maintenant un mode de réalisation de la présente invention avec référence aux dessins ci-annexés. Se référant à a figure 7A, la référence 1 désigne une ampoule cylindrique transpa- rente de -5mm d'épaisseur, réalisée en un verre sodo-calcique. Une extrémité de 11 ampoule 1 est fermée par une surface plane pour donner une partie de fond 2 et l'autre extrémité est fernée pour donner une partie conique 3 ouverte à son extrémité , Sur ltextre- mité ouverte de la partie conique 3 est scellé un queusot 5 qui supporte, au moyen de conducteurs 6, un filament 7 présentant une température de couleur de 2700 K au moment de l'éclairage, par ex emple sous 100V et 40W. Le dit filament 7 est positionné au centre de l'ampoule 1. La partie de soudure du queusot 5 est recouverue par un culot 8.Sur toute la surface externe 9 de l'ampoule sont répartis un nombre important de segments 10, ll et 12 dont les parties d'extrémités sont inclinées comme représenté dans les fi cures 8A et 8B, en conformité avec l'équation 1 et le plan d'étude ci-dessus mentionnés, avec une disposition symétrique verticalement par rapport au segment 10 faisant immédiatement face au filament 7. De même, sur la surface extérieure de la partie de fond 2 de l'ampoule 1 sont répartis un grand nombre de segments similaires il et 12 disposés de façon concentrique. La disposition ci-dessus mentionnée diffuse les rayons lumineux émis par le filament 7 (formant source lumineuse) sur une aire étendue après qutils aient été soumis à une réfraction primaire. En conséquence, le grand nombre de segments formés sur toute la surface externe de l'ampoule 1 sont éclairés de façon attrayante ou paraissent former en eux-mêmes des sources lumineuses, ce qui assure un éclairage optimal pour l'usage en décoration, sans effet d'éblouissement désagréable pour l'oeil. De plus, étant donné que la diffusion peut être effectuée sur l'aire la plus large possible, l'image du filament en tant que source lumineuse est cachée à la vue. On décrira maintenant une lampe d'éclairage conforme à un autre mode de réalisation de la présente invention. A savoir, la lampe Se la figure 10 est caractérisée en ce que, lorsque la longueur L- du filament est relativement grande par rapport au rayon L de l'ampoule, la longueur a de chaque segment parallèlement au plan longitudinal du filament et sa largeur b dans une direction perpendiculaire à celle-ci présentent un rapport (a/b) supérieur à 1,2 et que sont formés des segments dont le plan incliné forme un angle # supérieur à 300 avec la la surface extérieure de l'ampoule. L'ampoule 21 est réalisée par exemple en un matériau transmettant la lumière tel quo le verre Dans l'ampoule 21 sont logés, dans un queusot 24, les conducteurs d'amenée 23. Ente les extrémités se faisant face mutuellement des conducteurs d'amenée 23 est fixé, par exemple par soudure,un filament 22. Une des extrémités du queusot 24 est soudée dans la partie puverte de l'ampoule 21. L'autre extrémité (non repxésentée) des conducteurs d'amenée 23 est prolon be pour etre connectée électriduement sur le culot 25 de manière former des boines. es L'intérieur de ampoule 21 est mis sous vide et rempli avec un gaz inerte t fermé de façon étanche. Sur la surface extérieure de l'ampoule 2 1 sont formés une pluralité de segments 28 ayant des irrégularités de surface telles qu'illustrées. Ces irrégularités éliminent l'effet d'éblouissement du filament 22 etc@chent sa forme à la vue, ce qui assure un attrait visuel agréa ble. On décrira maintenant le segment 28. Les parties de la figure 1Q identiques à celles de la figure 9 sont désignées par les mêmes références. La longueur du filament 22 est désignée par la distance entre l'axe central du filament 22 et la surface externe de l'ampoule 21, par L, la longueur du segment 28 parallèlement au plan longitudinal du filament 22 par a et la largeur de celui-ci dans une direction perpendiculaire à celle-ci par b. On considère le cas dans lequel le filament 22 est monté rectiligne selon la direction axiale de l'ampoule 21. Si, dans ce cas, le filament a une longueur supérieure à environ 5mm et si le rapport e/L est supérieur à 1/10 et si, en conséquence, le rapport a/b est supérieur à 1,2 et l'angle dtin- clinaison défini par la partie d'extrémité du segment selon la direction longitudinale de celui-ci avec le plan présumé plat de la surface extérieure de 11 ampoule que celle-ci présenterait sIil nty avait pas de segments de formés sur celle-ci à savoir l'angle dtinclinaison e, est supérieur à 300, on a alors vérifié expérimentalement que l'on peut éviter l'effet d'éblouissement du filament 22 et que la lumière provenant de celui-ci est diffusée sur une aire étendue pour donner un bon éclairage. On décrira maintenant le résultat des dites expériences. Pour que la paroi en verre de l'ampoule présente un effet de lentille, il est nécessaire que la paroi en verre présente des caviez tés ou des saillies importantes. Cependant, du point de vue des techniques de fabrication des ampoules en verre > l'épaisseur de la paroi de l'ampoule est limitée à environ 5mm et l'importance de la dite cavité ou saillie est limitée à environ la moitié de la dite épaisseur de paroi de ltampouleO En conséquence, une étude d'une ampoule électrique dont la paroi a 5mm dtépaisseur et qui présente des cavités sur la moitié de la dite épaisseur, donne une conception d'ensemble de la dite ampoule La figure 11 représente une lampe vue selon la direction de l'axe central de ampoule, La largeur b du segment peut être déterminée en considération du rayon L de l'ampoule, de l'épaisseur t de l'ampoule, de la profondeur de la cavité (#t = t/2), de l'angle critique ci-dessus mentionné pour permettre à la lumière d'être diffusée sur une aire étendue et du nombre désiré de segments à former dans la surface de l'ampoule (pour tt bt = constantes). La figure 12 représente une lampe vue selon une direction horizontale. La longueur longitudinale a du segment peut être déterminée à partir du rayon L de ampoule, de la longueur e du filament, det,de # tetdes autres facteurs mentionnés ci-dessus (pour t,At = constantes). La figure 13 indique la relation entre a/b et Q/L dérivée des conditions ci-dessus mentionnées avec référence aux figures 11 et 12. La mise en oeuvre pratique peut être réalisée dans la zone hachurée de la figure 13. Si le rapDort @/L est supérieur à 1/10 et si simultanéma le rapport a/b est plus petit que 1,2, le segment aura une forme proche d'un carré ou d'un rectangle allongé horizontalement. Alors quelle que soit la variation donnée à l'angle d'inclinaison Q de la partie d'extrémité du segment, l'image agrandie du filament sera facilement projetée à ltextérieur de l'ampoule. La largeur agrandie de l'image correspond au degré de l'angle Q parce que l'effet de prisme s'accroît avec l'angle e. Un angle Q réduit conduit à l'ap- parition de réseaux en bandes tandis qutun angle Q accru conduit à une aire lumineuse continue sur la surface de ampoule. Dans les deux cas, l'objet de la présente invention ne peut être atteint. Si le rapport g/L est plus petit que 1/10, le filament peut être regardé approximativement comme une source lumineuse ponctuelle, de sorte que le rapport des dimensions du segment ou a/b ne doit pas être supérieur à 1t2. La longueur d'un filament rectiligne est limitée à une gamme de 3 à 50mm par suite de la construction du montage. En conséquence, si dans l'application pratique on utilise un rapport #/L supérieur à 1/10, un rapport afb supérieur à 1,2, de la longueur longitudinale à la longueur transversale du segment, est la gamme nécessaire pour le cas où la longueur du filament ne peut être négligée. La figure 14 représente la relation entre l'angle Q du plan incliné du segment et la distance L1 entre la surface de la paroi intérieure de l'ampoule et le filament. Il est nécessaire, du point de vue de la fabrication de la lampe, que la distance L' entre le filament et l'ampoule soit supérieure à lOmm. De plus, l' angle Q du plan incliné du segment doit être supérieur à 300 parce que, si le dit angle est plus petit que 300, la lumière ne sera pas alors diffusée efficacement à partir du filament et en consé- quence elle tend à être éblouissante pour l'oeil. La figure 14 réprésente la relation entre L' et Q dans le cas où # t et t sont définis de la même manière que décrit ci-dessus.L'indice de réfraction du verre de l'ampoule est en pratique de l,45 à 1,50, c'est à dire presque le même que la valeur ci-dessus mentionnée. Le-mode de réalisation précédent a pour effet de diffuser, sans réflecteur, la lumière de la source sur une aire étendue, ce qui empêche l'image du filament d'être projetée directement et offre un éclairage beau et confortable, non éblouissant. La présente invention n1 est pas limitée aux modes de réalisation ci-dessus mentionnés. Par exemple, certains des segments peuvent être dépolis, comme exception à la règle de l'équation 1 préalablement mentionnée, de manière à éliminer partiellement la brillance. De plus, l'ampoule peut avoir une forme sphérique ou en pyramide à base carrée. Lorsque les segments formés sur une ampoule d'un tel type particulier doivent présenter un effet de lentille et de prisme, les segments peuvent être conçus pour la facilite du travail de manière à ce que les li lignes tangentielles aux deux exX trémités du segment aient un angle d'imclinaison égal ou un angle d'inclinaison tel qu'il soit la royenne des angles normalement dif férents définis par les dites lignes tangentielles. R E V E N D I C A T I O N S 1. Une lampe d'éclairage caractérisée encre qu'un grand nombre de segments convexes et/ou concaves sont formés sur la surface externe de ampoule transmettant la lumière recouvrant la source lumineuse de manière à diffuser la lumière à partir de celle-ci, au moins une partie de ch-aque extrémité du segment étant inclinée sous un angle d'approximativement # [# =## (90 - #)] (dans laquelle y désigne l'angle d'incidence formé par les rayons lumineux de la source avec la surface externe de ampoule à la dite extrémité du segment et # représente 17 angle critique du rayon lumineux dans le dit segment) par rapport à un axe perpendiculaire à la surface externe de I' ampoule, ce par quoi la lumière est diffusée à travers le dit segment sur une portée étendue et on élimine l'effet d'éblouissement. 2.- Une lampe dtéclairage comprenant une ampoule transmettant la lumière et un filament monté linéairement dans celle-ci le long de Itaxe de l'ampoule caractézisée en ce qu'elle comporte une pluralité de segments et que, quand le rapport @/L de la longueur e du filament au rayon L de l'ampoule est supérieur à 1/10, la longueur a du segment parallèlement à la longueur du filament présente par rapport à la largeur du dit segment dans une direction perpendiculaire un rapport a/b supérieur à 1,2 et 1' angle d'inclinaison du plan recoupant la surface de la lampe sur une ligne parallèle à l'axe de la lampe est supérieur à 300. 3.- Une lampe d'éclairage selon la revendication 1 caractérisée en ce que l'aire définie entre les extrémité du segment a une forme plane et/ou courbe voulue 4.- Une lampe d'éclairage selon l'une quelconque des reven- dications 1 et 2 caractérisée en ce que certains des segments sont dépolis e 5.- Une lampe d'éclairage selon l'une quelconque des revendications 1 et 2 caractérisée en ce que les segments sont surmon es par au moins un segment plus petit 6YM Une lampe d'éclairage selon la@evendication 5 caracté isée en ce que le segment plus petit a la même forme que le segment principal. 7.- Une lampe d'éclairage selon l'une quelconque des revenu dications 1 et 2 caractérisée en C'2 que les plans aux deux extré- mités du segment sont inclinés sous un angle correspondant à la moyenne des angles normalement différents définis par les dits plans. 8.- Une lampe d'éclairage selon la revendication 2 caractérisée en ce que l'angle d'inclinaison que le plan d'extrémité du segment, perpendiculaire au plan d'extrémité de celui-ci qui est parallèle à la ligne longitudinale du filament, d éfinit avec la surface externe de l1ampoule, forme un angle approximativement critique au sommet du segment par rapport au rayon lumineux issu de ltextrémité du filament. 9.- Une lampe d'éclairage selon l'une quelconque des revendications 2 et 8 caractérisée en ce que le sommet du segment forme une surface courbe. 10.- Une lampe d'éclairage selon la revendication 1 caractérisée en c e que chacun des segments formés au moins dans une partie de la surface de Itampoule est partiellement dépoli.