Brevet FR2211625A1 — publié le 19740719

L'invention concerne un dispositif optique pour appareil d'éclairage à source cachée comprenant un support, une source lumineuse et un réflecteur et les appareils d'éclairage comportant de tels dispositifs. Il est connu des appareils d'éclairage dans lesquels la source lumineuse est masquée derrière un écran et dont seul le rayonnement réfléchi sur un réflecteur produit l'éclairage de la zone choisie. Il en est ainsi, par exemple, d'un feu de croisement non éblouissant pour véhicules automobiles décrit dans le brevet fran çais 1.469.949. Un tel appareil comprend un réflecteur constitué d'une portion d'ellipsoide de révolution autour de l'axe passant par les foyers. Une lampe à incandescence est placée à l'un des foyers, les rayons lumineux issus de la source convergent au second foyer de l'ellipsoTde et sortent par une fente de faibles dimensions.Le foyer où^se produit la convergence des rayons est placé entre deux écrans perpendiculaires à l'axe des foyers de manière que les rayons directs de la source soient interceptés. Un tel dispositif répond bien à sa qualification d'antiéblouissant mais présente l'inconvénient d'avoir un encombrement relativement grand en longueur, et d'autant plus grand que la source lumineuse est elle-Stme plus importante. En outre, une partie non nAgliFea- ble du flux lumineux émis par la source est perdue car dirigée directement vers les écrans. D'autres dispositifs, tel le phare non éblouissant décrit dans le brevet français 1.589.206, comportent un réflecteur formé d'un parabolorde au foyer duquel est placée la source lumineuse, une surface réfléchissante plane placée devant ltouverture du pa raboloSde renvoi t les rayons lumineux dans une direction sensiblement hôrizontale et suivant un pinceau d'ouverture relativement fermée. Un tel dispositif, s'il ne permet pas la vision directe de la source, laisse néanmoins la presque totalité de la surface réfléchissante visible, modifiant relativement peu la sensation a' éblouissement. Ltinvention a pour objet un système d'éclairage plus parti culièrement adapté à des appareils d'éclairage public ou décoratifs, la source étant cachée afin de ne pas produire d'éblouisse ment,. la vue directe sur le réflecteur étant limitée à une zone très restreinte, ne pouvant produire de gtne appréciable dans l'utilisation normale des appareils ainsi équipés. Les appareils d'éclairage public actuellement uti1sspeuvent se grouper en trois types : les appareils comportant un candélabre de 10 à 14 m de hauteur, les appareils à candélabre de 4 à 5 m et enfin, les appareils dits bornes d'environ 1 m de hauteur. Dans les appareils d'éclairage de 10 à 14 m de hauteur, les sources lumineuses de forte puissance sont placées dans un réflecteur de type parabolique et projettent directement le flux lumineux sur l'emplacement à éclairer. Etant donné la grande hauteur de ces appareils, la source lumineuse est toujours visible et produit un éblouissement qui a pour conséquence une impression d'éclairage insuffisant au niveau de la zone éclairée. Dans les appareils de 4 à 5 m, la source étant encore plus proche des utilisateurs, leur dissimulation a été rendue absolument nécessaire afin de procurer un éclairage au niveau du sol dont la perception sensible ne paraisse pas trop inférieure à sa valeur mesurée. Pour ce, les sources ont Oté placées dans des diffuseurs qui, s'ils évitent l'éblouissement, produisent un affai- blissement notable du flux lumineux utilisable. Afin de ne pas trop diminuer ce flux lumineux, certains appareils portent sur le sommet du diffuseur, un toit servant en mtme temps de réflecteur de manière à'renvoyer vers le sol les rayons lumineux émis vers le haut par la source.L'impression de l'utilisateur quant aux qualités de l'éclairement produit par un tel appareil est toujours faussée par la vue directe d'une zone étendue du diffuseur fortement lumineuse. Dans les appareils dits "bornes lumineuses" destinés à ls4- clairage d'allées, de jardins, la source lumineuse se trouvant située entre les yeux de l'utilisateur et le sol crée un véritable trou noir au niveau du sol, aussi, comme pour les appareils précédents, on a équipé les bornes de diffuseurs ou d'écrans projetant vers le sol le flux lumineux. Les diffuseurs ont les mimes inconvénients que dans leurs autres emplois, à savoir : diminution du flux lumineux disponible et zone de très forte luminosité au droit de la source. L'effet de trou noir au niveau du sol n2est supprimé que dans la mesure où l'on diminue assez fortement l'intensité de la source.L'utilisation de telles bornes pour léclai- rage d'allées carrossables ne donnent pas entière satisfaction car le conducteur situé à environ lm20 du sol a dans son champ de vision la borne alumineuse, ce qui ne lui permet plus de voir le sol soumis à un éclairement lumineux plus faible. L'invention se propose de remédier à ces inconvénients et a entre autres pour objet un dispositif optique pour appareils dté- clairage permettant de supprimer l'éblouissement provoqué par la vue directe de la source, tout en conservant un rendement lumineux au moins égal à celui des appareils utilisant un réflecteur muni en son foyer d'une source nue. La zone dans laquellè le réflecteur est visible est extrêmement réduite et peut meme autre quasiment nulle dans les bornes éclairantes. L'appareil d'éclairage comportant un tel dispositif est conçu de telle sorte qu'il permet de régler la hauteur du faisceau lumineux et la largeur de la zone éclairées cette zone pouvant s'étendre au pied mtme de l'appareil. Le dispositif d'éclairage peut également autre placé dans l1appa- reil de manière à servir de projecteur sans que pour cela l'aspect extérieur de l'appareil soit modifié. Un mtme appareil peut comporter plusieurs dispositifs permettant d' éclaLrer différentes zones. Suivant une forme de réalisation de cet appareil, il est possible d'avoir accès à la source lumineuse, pour des appareils autres que les bornes lumineuses, sans utiliser de moyens d'esá- lade. Ces dispositifs peuvent également équiper des appareils d'éclairage décoratifs ou utilitaires, tels que lampes de bureau, lampes de chevet, lampadaires, etc. Le dispositif optique pour appareil d'éclairage à source oa- chée, selon l'invention, comportant un support, une source lumi neuse et un réflecteur > est remarquable en ce que le réflecteur est formé d'une surface concave, le pinceau de rayons émis par la source lumineuse, située en dehors de la focale, se trouvant en dehors de l'axe du réfleeteurJ les rayons réfléchis par la surface ce concave passent par au moins une focale et sont projetés au travers d'une fenêtre prévue dans la paroi latérale d'une enceinte comportant-à ses deux extrémités d'une part le réflecteur et d'autre part la source lumineuse. Selon des formes préférées de l'invention - le réflecteur est une portion de paraboloTde qui est, selon une réalisation simple, un parabolorde de révolution. - le réflecteur peut également autre formé d'une portion de sphère. La source lumineuse est munie d'un réflecteur dirigeant la majorité des rayons lumineux sur-le réflecteur formé de la surface concave. L'appareil d'éclairage à source cachée comprenant un fut et un dispositif optique formé d'une source lumineuse et d'un réflc- teur, est remarquable encre qu'il comporte au moins un dispositif optique précédemment décrit disposé selon un axe parallèle ou confondu avec l'axe du fut, Dans une forme de réalisation préférée, le fut est creux et une partie du fut, délimitée d'un c8té par le réflecteur et de l'autre par la source lumineuse constitue la paroi latérale de l'enceinte > dans laquelle est prévue une entre pour le passage des rayons réfléchis passant par le foyer. Le foyer du réflecteur est situé sur la paroi latérale et au centre de la entre. L'appareil d'éclairage, selon les réalisations précédentes, comporte au moins un dispositif dont les rayons réfléchis sont dirigés vers le haut. Afin de supprimer totalement la vue de la source lumineuse, dans le cas de l'utilisation du dispositif sous forme de bornes de faible hauteur ou de projecteurs dans le fut de candélabre, il est prévu une visière le long de la entre. Le reflet du filament de la source surle réflecteur pouvant Titre gtnant dans certaines zones très limitées, afin d'éviter ce désagrément on a prévu sur le réflecteur une zone non réfléchissante noire située dans l'axe de la source lumineuse. Selon une autre forme de réalisation, la entre est partiellement occultée par au moins un écran opaque situé sur la direction principale des rayons réfléchis. Les explications et dessins donnés ci-après à titre d'exemple feront mieux comprendre l'invention. La figure 1 représente le dispositif optique selon l'invention. Ies figures 2a et 2b sont les coupes vue de droite et de face d'un réflecteur paraboloidal. Les figures 3a et 3b sont les coupes vue de droite et de face d'un réflecteur sphérique. La figure 4 représente une position du point de focalisation par rapport à la paroi latérale du dispositif. La figure 5 représente une deuxième position du point de focalisation. La figure 6 est une borne comportant un dispositif optique selon l'invention. La figure 7 représente un appareil d'éclairage à deux dispositifs optiques, l'un des dispositifs dirigeant les rayons réflé- chis vers le haut. La figure 8 est la courbe d'éclairement isolux donné par un réflecteur parabololdalO La figure 1 représente en coupe un dispositif optique selon l'invention. Il est constitué essentiellement par un support 1 maintenant un réflecteur 2 et une source-- lumineuse 3.Le réflecteur 2 est formé dtune surface concave et disposé dans le support 1 de manière que, le pinceau de rayons émis par la source lumineux se, située en dehors de la droite focale ou du foyer, se trouvant en dehors de l'axe du réflecteur, les raypns réfléchis par la surface concave passent par au moins une focale 4 et sont projetés au travers d'une entre 5 prévue dans la paroi latérale 1 (faisant également office de support dans l'exemple représenté), d'une enceinte comportant à ses deux extrémités d'une part le réflecteur 2 et d'autre part la source lumineuse 3. Sur exemple de réalisation, les extrémités de l'enceinte sont totalement occupées par le réflecteur et la source lumineuse. Le réflecteur concave est déterminé selon deux plans perpendiculaires par des courbes planes dont les foyers peuvent ne pas cotneider, déterminant ainsi une droite de focalisation. Selon des modes de réalisations plus simples représentés : - les figures 2a et 2b représentent un réflecteur constitué d'une portion de paraboloSde de révolution choisie en dehors de l'axe du paraboloIde de minière à obtenir une ouverture de réflecteur plus grande^permettant de séparer suffisamment le foyer de l'axe de la source lumineuse. Un tel réflecteur permet dtobtenir, par exemple avec une lampe haute pression de mercure de 125 watts la courbe d'éclairement isolux représentée figure 8. Cette courbe montre la répartition de I'éclairement, selon une tache relativement étalée de part et d'autre de l'appareil d'éclairage situé en 0.La forme de la tache d'éclairement, est facilement déterminable en fonction des caractéristiques désirées par l'utilisation d'un réflecteur présentant des focales plus ou moins étendues. Les prolongements des courbes situés au-dessous de l'axe des abscis- ses sont produits par un échancrement de la fenêtre dans des plans perpendiculaires au plan principal contenant la entre. - les figures 3a et 3b représentent un réflecteur formé d'une portion de sphère qui donnerait une tache plus régulière se rapprochant d'une ellipse. La figure 4 est une représentation du chemin optique des rayons réfléchis par un miroir parabolique, dans le cas où le foyer du dispositif est situé à l'extérieur de l'enceinte. Il est nécessaire de prévoir alors une entre 5 suffisamment large pour permettre le passage des rayons. La source lumineuse se trouvant dans la partie inférieure de ltenceinte ne sera pas visible directement mais la vue du miroir dans le cas où un tel dispositif équiperait un appareil d'une certaine hauteur pourrait titre gtnante. Ce défaut sera totalement supprimé si l'on règle le réflecteur pour que le foyer se trouve sur la paroi de l'enceinte 1, comme représenté figure 5, la dimension de la entre 5 pouvant alors être extrtmement réduite, puisque théoriquement pour un réflecteur parfait on aurait convergence en wl point ou suivant une droite. La réalisation suivant la figure 4, ctest-à-dire avec le foyer placé en dehors de l'enceinte pourrait convenir pour une borne de petite hauteur, la fenttre étant munie à sa partie supérieure d'une visière 6. Un autre exemple de réalisation consiste à prévoir sur le réflecteur une zone non réfléchissante noire située dans l'axe de la source lumineuse et évitant que la réflexion directe du filament sur le réflecteur crée une zone très lumineuse bien que limitée et qui pourrait titre gtnante dans certaines positions. I1 est également possible de prévoir un écran, jouant le mtme rtle que la zone non réfléchissante du réflecteur, placé sur une partie de la entre et sur la direction principale des rayons réfléchis. Des exemples sont représentés en traits pointillés sur les figures 1 et 4. La tache 19 (figure 1) représente une zone non réfléchissante sur le miroir et ltélément 20 (figure 4) est un exemple d'écran disposé dans la entre d'un dispositif selon une forme de réalisation. Le dispositif optique de la figure 1 est constitué d'une enceinte telle que 1, délimitant une chambre à une extrémité de laquelle est fixé le réflecteur 2, Suivant la matière réalisant le réflecteur, celui-ci peut être fixé directement sur la ou les parois latérales de i'enceinte, ou être fixé dans un support 7, tel que représenté figure 2a, portant la rentre 5. Ce support vient se fixer sur l'autre partie de enceinte portant la source lumineuse 3 montée sur une douille 8 fixée par l'intermédiaire d'une pièce 9 en forme de U par des vis 11 sur des languettes ou une collerette 10 solidaire de la paroi 11.A la pièce 9 peut être également rixé un ballast ou un transformateur 12 pour le démarrage ou l'alimentation de la source lumineuse 3 représentée ici par une lampe à réflecteur incorporé. Malgré la directivité d'une telle lampe, le faisceau diverge cependant d'une quinzaine de degrés, aussi, pour rendre parallèle le faisceau atteignant le réflecteur et ne pas perdre de puissance lumineuse, on a prévu autour de l'ampoule et faisant suite au réflecteur incorporé, un réflecteur conique 13 qui renvoie les rayons périphériques dans une direction approximativement parallèle à l'axe de la lampe.Ce réflecteur est constitué, par exemple, d'une surface d'aluminium poli et peut être fixé soit sur la lampe par des pattes élastiques, soit aux parois del"enceinte l'enceinte à laide de moyens en soi connu. L'angle au sommet de ce réflecteur conique a été calculé en fonc- tion de l'ouverture du faisceau de la lampe. Le dispositif précédemment décrit peut autre disposé, selon l'axe du fut d'un candélabre, à sa partie supérieure ou dans un appareil d'éclairage comportant un fut creux, une partie du fut de l'appareil constituant la paroi latérale de l'enceinte, une entre pour le passage des rayons réfléchis étant prévue dans la paroi. Dans ce dernier cas, le réflecteur et la source lumineuse sont fixés par l'intermédiaire de supports appropriés aux parois internes du fut. Selos la réalisation représentée figure 7, un appareil d'éclairage constitué d'un mat 14 d'une hauteur de l'ordre de 4m comporte deux dispositifs optiques 15 et 16, selon l'invention. Comme le montre la cpupe partielle, le dispositif 15 est placé de maniè- re que les rayons réfléchis provenant du réflecteur soient dirigés vers le sol, tandis que le dispositif 16 est placé à l'inverse de manière que les rayons soient dirigés vers le haut afin autre utilisé comme projecteur pour éclairer, par exemple, une façade, une publicité, un arbre, etc L'inclinaison du faisceau réfléchi est réglée par la position du réflecteur devant la source lumineuse et ltétalement de la tache lumineuse par le rapport entre la distance focale et la distance de 11 objet à éclairer.Ceci est montré clairement par les figures 4 et 5 dans lesquelles on a tracé les rayons réfléchis pour un réflecteur parabololdal dont la génératrice parabolique a pour équation y2 = 480 x et y2 = 360 x. Les fenttres 17 et 18 sont constituées d'une ouverture rectangulaire de quelques centimètres de hauteur, centrées par rapport au foyer du réflecteur. Par exemple, pour un réflecteur Eonté dans un candélabre carré de 4 m de haut et de 17 cm de coté, la entre a environ 100 mm de hauteur sur une largeur égale à celle du candélabre0 Il va sans dire que le nombre et la position des dispositifs peuvent être quelconque dans le fut du candelabre.-Selon l'exemple précédent (figure 7), le fut-est de section carre, mais cette forme n'est nullement limitative et l'on peut avoir des futs de section circulaire, trapézoIdale, hexagonale, etc REVENDIGATIONS 1 - Dispositif optique pour appareil d'éclairage à source cachée comportant un support, une source lumineuse et un réflecteur, caractérisé en ce que le réflecteur est formé d'une surface concave, le pinceau de rayons émis par la source lumineuse, située en dehors de la focale, se trouvant en dehors de l'axe du réflecteur, les rayons réfléchis par la surface concave passent par au moins une focale et sont projetés au travers dtune entre prévue dans la paroi latérale d'une enceinte comportant à ses extrémités d'une part le réflecteur et d'autre part la source lumineuse. 2 - Dispositif optique, selon la revendication 1, caractérisé en ce que le réflecteur est une portion de paraboloIde. 3 - Dispositif optique, selon la revendication 1, caractérisé en ce que le réflecteur est une portion de paraboloide de révolution située en dehors de l'axe dudit paraboloide. 4-- Dispositif optique, selon la revendication 1, caractérisé en ce que le réflecteur est une portion de sphère. 5 - Dispositif optique, selon-l'une des revendications précédentes, caraotdris en ce que la source lumineuse est munie d'un réflecteur formé dlume surface concave. 6 - Dispositif optique, selon l'une des revendications prdcEden- tes, caractérisé en ce que le réflecteur comporte une zone non réfléchissante noire dans l'axe de la source lumineuse. 7 - Dispositif optique, selon l'une des revendications précéden- tes, caractérisé en ce que la entre est partiellement occultée par au moins un écran opaque situé sur la direction principale des rayons réfléchis. 8 - Appareil dléclairage à source cachée comprenant un fut et un dispositif optique formé dlune source lumineuse et d'un réflecteur, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un dispositif op- tique selon l'une des revendications précédentes, disposé selon un axe parallèle à l'axe du fut. 9 - Appareil d'éclairage à source cachée comprenant un fut et un dispositif optique formé dlune source lumineuse et d'un réflecteur, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un dispositif optique selon l'une des revendications précédentes, disposé selon l'axe du fut. 10 - Appareil d'éclairage, selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le fut est creux et une partie dudit fut, délimitée d'un coté par le réflecteur et de loutre par la source lumineuse, constitue la paroi latérale de l1enceinte, dans laquelle est prévue une entre pour le passage des rayons réfléchis passant par le foyer. 11 - Appareil d'éclairage, selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un dispositif dont les rayons réfléchis sont dirigés vers le haut. 12 - Appareil d'éclairage, selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la entre comporte une visière.