Brevet FR2067214A1 — publié le 19710820

DESCRIPTION La présente invention concerne les systèmes d'éclairage généralement appelés phares ou pmjecteurs ou lanternes ou lampes, systèmes connus en soi, équipant les véhicules ou les installations fixes. Dans les systèmes cornus, lléclairage est généralement obtenu par un miroir ou réflecteur à forme parabolique. Les rayons émis par la source lumineuse sont réfléchis, en partie, par le mimir en faisceau de rayons parallèles. D'autre part, les systèmes sont ouverts, ctest-à-dire que l'observateur aperçoit la quasi totalité de la surface réfléchissante. Parallélisme des rayons lumineux et vision complète de la surface réfléchissante pmvoquent ltéblouissement de l'observateur. L'invention, vise à rendre le faisceau lumineux divergent et à fermer le système d'éclairage en ne laissant apparalftre qu'un point ou qu'unie ligne de la surface réfléchissants. Les systèmes, objet de l'invention, sont basés sur l'association de lfellipse et du cercle et de leurs pmpriétés géométriques. - Décrivons d'abord le principe t Représentons dans un plan P figure I, l'ellipse E de foyers F et Fe et d'axes X X' et Y Yl ainsi que le cercle de centre F et de rayon F F' qui coupe lsellipse E en A et B. - Imaginons que la figure géométrique de la ligne continue constituée par l'arc de cercle A F' B et la partie de l'ellipse à dmite de A et B, soit en réalité la base d'un cylindre droit posé sur le plan P, mais dont la hauteur serait tellement petite que le cylindre pourrait se confondre avec sa base et imaginons que la face interne de ce cylindre soit réfléchissante. Dans ces conditions, plaçons une source lumineuse ponctuelle au foyer F. On sait par la géométrie et la physique que tout rayon F M se réfléchit sur l'ellipse en F pour repasser en Fe et que tout rayon F N se réfléchit sur le cercle en N pour repasser en Mt puis en F > . Ainsi tous les rayons émis dans un angle plan de 360a, par F convergent finalement an Si maintenant on pratique une ouverture réelle ou par transparencetponctuelle en FX, tous les rayons émis par F ressortiront de la figure géométrique par Ft. Par ailleurs, le faisceau lumineux issu de Ft est divergent. On peut conclure de ce qui précède que l'observateur dont l'oeil serait placé dans le plan P serait relativement moins ébloui que dans tout autre système car il ne recevrait théoriquement qu'un seul rayon du faisceau et n'apercevrait qu'un point M ou M de la surface réfléchissante. C'est donc la 't figure géométrique ainsi définie " dans le plan P par la ligne A F B M M' associant arc de cercle et portion d'ellipse et ouverte au point Fss qui constitue le principe de l'invention. L'aspect concret de l'invention consiste à utiliser la figure géométrique définie ci-dessus dans le plan, pour engendrer dans l'espace par rotation ou translation ou combinaison des deux mouvements simultanément ou successivement, tous les systèmes possibles, capables de procurer un faisceau lumineux à partir d'un point ou dune ligne. - Signalons trois exemples remarquables en considérant outils ne sont pas limitatifs t 1. Le solide de révolution engendré par la figure géométrique definie toumant autour de son axe X X', consistant en une association d'une portion de sphère avec une portion diellipsoïde. Dans ce cas, la source lumineuse aperçue par un observateur est ponctuelle. 2. Le tore engendré par la rotation de la"figure géométrique définie autour d'une droite O Dw de son plan P. voir figure 2. - Dans ce cas, la source lumineuse se aperçue sera linéaire et circulaire. 3. Le cylindre droit engendre par la translation de la n figure géométrique définie " prise comme base. voir figure 3. - Dans ce cas la source lumineuse aperçue sera linéaire droite. Deux cas remarquables sont egalement à signaler parmi les possibilités dasso- ciation du cercle et de l'ellipse dans la figure géométrique " définie n t 1. Le premier cas consiste à associer un demi-cercle avec une portion d'ellipse. voir figure 4. - Dans ce cas le faisceau lumineux emis par F' possède un angle de 90' et est homogène car le faisceau des rayons réfléchis directement par l'ellipse recouvre exactement le faisceau des rayons réfléchis par le cercle puis par l'ellipse. D'autre part, intensité lumineuse du faisceau est théoriquement quatre fois plus grande en Fl qu'en F. 2. Le deuxième cas consiste à associer une demi-ellipse avec une -portion de cercle - voir figure 5. - Dans ce cas le faisceau lumineux emis par F' est constitue d'un faisceau de 1200 contenant les rayons directement réfléchis par l'ellipse et d'un faisceau de 60 contenant les rayons réfléchis par le cercle puis par l'ellipse. En dehors de leurs propriétés géométriques ces deux cas se signalent par le fait qu'ils sont des limites aux possibilités d'emboutissage de la sphère et de 1 ellipsoïde . Abordons les problèmes posés par la réalisation pratique de tels systèmes : 1. Support de fixation de la source lumineuse : ce support réduit partiellement la surface reflecissante et arrête une partie des rayons. Il convient de cher- cher à placer cette zone pour le moindre mal selon les cas. 2. Position de la source lumineuse F, expose aux rayons reflochis par le cercle, constituant en outre un obstacle à ces rayons. Le remède à cet inconvénient consiste à éviter de confondre exactement le centre C du cercle et le foyer F de L'ellipse, mais à les rendre seulement voisins On peut également remplacer le cercle par un ensemble de plusieurs cercles sécants dont les centres respectifs ne seront pas confondus entre eux, ni avec le foyer, mais seulement voisins. 'Joir les exemples non limitatifs sur les figures 6 - 7 - 8. On peut aussi décaler la position F du foyer de l'ellipse par rapport au centre C du cercle et également utiliser une combinaison deplusieurs ellipses. Enfin, on peut combiner plusieurs cercles avec plusieurs ellipses. 3. Surchauffe à l'intérieur du volume fermé - dangereuse pour le maintenance du système - On peut augmenter le rayon du cercle ou des cercles associés à l'ellipse parapport à F F' afin de réaliser un décrochement droit ou conique A A' B 8', sans pour autant réduire le faisceau réfléchi par le cercle - voir figures 9 et 10. Les zones engendres dans l'espace par les segments A A' 9 Bt permettront de pratiquer des ouvertures de ventilation. Par ailleurs, le fait d'augmenter le rayon du cercle par rapport à F Fw permet aussi d'avoir le foyer F an retrait de l'ou- verture, ce qui dans certains cas permet d'éviter une surchauffe de cette ouverture. 4. Non convergence des rayons en F du fait de la non confusion éventuelle de C et F. Le remède corniste à augmenter les dimensions de l'ouverture ponctuelle ou linéaire en F'. 5. Insuffisance de la 'e or! distance faisceau émis par F' du fait de sa divergence. Un dispositif optique L, par exemple une lentille convergente,peut ventre associé avec l'ouverture F' - voir figure 11. 6. Procédé de fabrication de tels systèmes - L'ellipsoide semble mieux adapté au raccordement de la portion de sphère avec la portion d'ellipsoïde, suivant un plan ou un c,ssne de jonction. Le tore et le cylindre peuvent être constitués de deux demi solides, symétriques ou nonracssrdés suivant un plan de jonction. Voir les exemples non limitatifs du tore figure 12 et du cylindre figure 13. 7. Matériaux à utiliser. Ils peuvent betre de toute nature exemples : acier, cuivre, plastique, verre, etc... et associé entre eux. 8. Cas remarquables parmi les possibilités de réalisation t il faut signaler celui de ltampoule ou lampe. Il consiste à donner au principe connu an soi de l'ampoule ou lampe généralement en verre, ia forme de lun des systèmes objets de cette invention - voir exemples non limitatifs des figures 14 et 15. Le matériau qui est transparent doit alors recevoir une application interne ou externe de produit R réfléchissant en prenant soin de supprimer cette application dans la zone FR de sortie des rayons lumineux. Ce type de lampe peut remplacer entièrement les phares et projecteurs des véhicules, pour peu qu'il soit"protégé" par la carrosserie par exemple. Les possibilités d'application induotrielle de l'invention sont nombreuses et touchent pratiquement à toutes les catégories de systèmes d'éclairage connus à ce jour. Citons les domaines les plus connus 2 - éclairages des mobiles et véhicules civils, militaires, aériens, marins, sous-marins, terriens, sous-terrains, en route, code, position... - éclairages fixes : habitations, lieux publics, décorations, - sources lumineuses appelées lampes, empoules, phares, projecteurs et luminaires de toutes catégories et de tous usages. L'invention est étendue aux applications d'une inversion de son principe, telle que les systèmes deviennent récepteurs de lumières au lieu d'entre émetteurs. De même, ltinvention couvre toutes extensions du principe ou de son inversion dans tous les domaines de la physique industrielle, qui pourraient en tmuver une applic ation: acoustique, électricité, électronique, radio,chaleur, rayonnements cosmiques, ondes ou tout autre domaine. REVENDICATIONS 1. Systèmes d'éclairage permettant à un observateur de ne recevoir clou'une faible partie du faisceau lumineux et de ne voir qu'un point ou qu'une ligne de la surface réfléchissante et donc d'atténuer l'éblouissement tout en assurant la pleine utilisation des rayons émis par la source lumineuse. Caractérisé par le fait que dans un plan P l'association de 11 ellipse de foyers F et F' et du ceFJdd rayon F F' permet de diriger tous les rayons lumineux émis par F vers F' ; le cercle permettant de renvoyer les rayons vers le foyer émetteur. 2. Systmes selon la revendication 1 Caractérisé par le fait qu'une ouverte réelle ou obtenue par transparence pratiquée en Ft permet à F' d'émettre vers l'extérieur un faisceau lumineux divergent tel que la totalité des rayons émis en F dans un angle de 3600 soient effectivement réfléchis en Fl, exception faite des rayons arrStés par la zone où sera installés le support de la source de lumière. 3. Systèmes selon les revendications 1 et 2 Caractérisé par le fait que la u figure géométrique ainsi définie " dans le plan permet d'engendrer dans l'espace, par rotation ou translation ou combinai- son des demi mouvements simultanément ou successivement, toutes les solutions possibles de systèmes procurant une source lumineuse soit ponctuelle, soit linéaire et par assimilation tous les systèmes engendrés de la mbme façon, mais dont les conditions pratiques de réalisations ne pmcurent que des sources lumineuses approchant seulement le point ou la ligne. 4. Systèmes selon les revendications 1, 2 et 3 Caractérisé par le fait que la " figure géométrique ainsi définie " possède un premier cas remarquable, celui consistant à associer un demi-cercle avec une portion d'ellipse. 5. Systèmes selon les revendications 1, 2 et 3 Caractérisé par le fait que la n figure géométrique ainsi définie " possède un deuxième cas remarquable, celui consistant à associer une demi-ellipse avec une portion de cercle. 6. Systèmes selon les revendications 1, 2, 3, 4 et 5 Caractérisé par le fait qu'an pratique, dans la"figure géométrique ainsi définie ", le centre du cercle et le foyer F peuvent nt8tre pas confondus mais voisins, aìn que les rayons réfléchis par le cercle ne rencontrent pas tous exactement la source lumineuse F. 7. Systèmes selon les revendications 1, 2, 3, 4, 5 et 6 Caractérisé par le fait que l'arc de cercle de la " figure géométrique définie " peut entre remplacé par un ensemble de plusieurs arcs de cercles sécants entre eux, de m8me que la portion d'ellipse peut être remplacée par plusieurs portions d'ellipses sécantes, de telle sorte que les centres des cercles et les foyers ne soient pas confondus mais voisins. 8. Systèmes selon les revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6 et 7 Caractérisé par le fait que le ou les rayons des cercles peuvent Btre plus grands que la distance des foyers F Fw afin de permettra de pratiquer une ventilation au décrochement obtenu au raccord du cercle avec l'ellipse sans réduire le faisceau lumineux réfléchi et afin d'éviter une surchauffe dans la zone de l'ouverture. 9 Systèmes selon les revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 et 8 Caractérisé par le fait que l'un des systèmes engendrés dans 11 espace peut strie un solide de révolution associant sphère et ellipsoide et procurant une émission de lumière à partir d'un point ou d'une ouverture réelle ou transparente approchant le point. 10. Systèmes selon les revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 et 8 Caractérisé par le fait que l'un des systèmes engendrés dans l'espace peut autre un tore procurant une émission de lumière à partir d'uns ligne circulaire ou d'une ouverture appmchant la ligne circulaire. 11. Systèmes selon les revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 et 8 Caractérisé par le fait que l'un des systèmes engendrés dans l'espace peut être un cylindre droit procurant une émission de lumière à partir d'une ligne droite ou d'une ouverture approchant la ligne droite. 12. Systèmes selon les revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 et 11. Caractérisé par le fait que tous les systèmes ci-dessus définis. peuvent étre associés avec tous dispositifs optiques connus en soi, en vue de modifier la forme du faisceau émis par les dits systèmes. 13. Systèmes selon les revendications i, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 et 12. Caractérisé par le fait que les matériaux à utiliser pour réaliser de tels systèmes peuvent être quelconques et associés entre eux : exemples : acier, alliages d'aluminium, du cuivre, matière plastique, verre, tous matériaux opaques ou transparents? 14. Systèmes selon les revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 et 13 Caractérisé par le fait que les systèmes peuvant autre réalisés par assemblages de parties non symétriques ; exemple : le cas de la portion de sphère avec la portion dlellipsoïde ; mais aussi par assemblage de partîes parfaitement symétriques par rapport à un plan de joint ; exemple le cas précédent, plus le cas du tore et le cas du cylindre. 15. Systèmes selon les revendications 1, 2,3, 4,5,6, 7, 8, 9, 10, 11, 12,13 et 14. Caractérisé par le fait qu'un matériau transoarent comme le verre oar exemple associé avec un produit Sef inswrtO opaque re ec issan sur toute sa surface intérieure, appliqué à l'intérieur ou à l'extérieur du système, sauf à la sortie F' des rayons lumineux, permet de réaliser des systèmes du type lampe ou ampoule, systèmes " connus en soi n. 16. Systèmes selon les revendications 1,2,3,4,5,6,7,8,9, 10,11,12,13,14 et 15. Caractérisé par le fait qu'unie extension du système et de ses réalisatinns peut être faite dans le sens de leur utilisation inversée, c'est à dire tous les cas où le système devisent récepteur de lumière par l'ouverture F', y compris le cas où le foyer FX lui-meme devient émetteur de lumière vers l'intérieur. 17. Systèmes selon les revendications 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15 et 16. Caractérisé par le fait qu'une extension du système et de son inversion peut être faite par leurs applications dans d'autres domaines de la physique que la lumière, à savoir : par exemple : l'électronique, la chialeur la radio, la télévision, l'acoustique, les ondes hertziennes, rayons cosmiques et toutes formes de rayonnement ou de systèmes vibratoires connus en soi ou à connaitre. 18. Systèmes selon les revendications 1,2,3,4,5,6,T,B,9,10,11,12,13,14,15,16 et 17. Caractérisé par le fait que l'association de ltellipse avec le cercle n'est pas obligatoire pour engendrer un système d'éclairage ponctuel ou alinéaire t toute autre ligne quelconque contenant le foyer F' peut permettre d'engendrer un système dans lequel la partie engendrée par la portion d'ellipse utile assurerait la convergence vers F' d'une partie seulement des rayons émis par le foyer F. De tels systèmes constituent donc une extension restrictive de l'invention.