Brevet FR2224770A1 — publié le 19741031

La présente invention concerne un dispositif optique projecteur fournissant un faisceau de rayonnement d'angle entier d'ouverture, C , prédéterminé dans au moins un plan de référence, angle dans lequel l'intensité radiale au bord est égale à la moitié de sa valeur centrale maximale, du type comportant une solide de rayonnement associée à un système optique réfléchissant c'llecteur, un miroir conoïde ou pyramidoide admettant au moins comme plan de symétrie ledit plan de référence, dont la petite base ento-are optiquement complètement, en combinaison avec le système optique réfléchissant collecteur, la source émissive. Tout au cours de la description de l'invention, on entend par miroir conolde ou pyramidoSde, un miroir présentant la forme de la surface latérale d'un solide géométrique limité par deux hases extrêmes, perméables aux rayonnements, parallèles entre elles, et de surfaces inégales, la section transversale de ce solide croissant progressivement depuis la petite base jusqu'à la grande base, les deux bases étant reliées par des faces latéraies jointives réfléchissantes et ce solide géométrique admettant au moins deux plans de symétrie perpendiculaires aux bases. L'intersection de ces plans de symétrie constitue l'axe optique moyen du miroir conoïde ou pyramidoide. Par pyramidoide, on entend plus particulièrement un miroir de ce genre dans lequel les bases sont sensiblement polygonales et les faces latérales, jointives réfléchissantes sont planes ou sensiblement planes, c'est-à-dire légèrement galbées ou gauchies. I1 a déjà été proposé des dispositifs optiques projecteurs à miroir conoïde ou pyramidoide. Dans aucun de ces dispositifs connus, on a cherché à dimensionner le miroir conoïde ou pyramidotde en vue d'obtenir une valeur prédéterminée de l'angle d'ouverture du faisceau, t , angle tel que l'intensité radiale au bord soit moitié de l'intensité centrale maximale - caractéristique photométrique très importante, notamment en éclairagisme. Pour remédier à cette carence, la présente invention a pour objet un dispositif optique projecteur du type précité, caractérisé en ce que le miroir conoïde ou pyramidoide est conformé selon les relations de dimensionnement suivantes applicables à au moins une section du miroir par un plan de symétrie sin (#-19 &alpha;) 40 d 19 ffi9 sin 19 &alpha; 40 19 40 D et d étant les longueurs des sections, par le plan de symétrie considéré, respectivement de la grande et de la petite base du miroir ;; )(étant le demi-angle moyen des sections, par le plan de symétrie considéré, du miroir conoïde ou pyramidoide S étant le demi-angle maximal, prédéterminé, d'extension angulaire du faisceau de rayonnement capté dans la petite base du miroir. L'objet de la présente invention sera encore mieux compris à l'aide de la description suivante faite en regard du dessin annexé, sur lequel - la figure unique représente le schéma optique correspondant à un miroir conoïde ou pyramidotde optimisé selon l'invention, dans le cas où 9 = 900. Tel que représenté très schématiquement sur la figure, dans un de ses plans de coupe de symétrie, le miroir conode ou pyramidoide optimisé 1, est caractérisé par ses bases D, d, et par le demi-angle au sommet Y , grandeurs déterminées par les relations de dimensionnement précisées ci-dessus, en vue d'obtenir une valeur prédéterminée de l'ouverture Cl du faisceau sortant. Il est rappelé que I'usage est aujourd'hui établi en éclairagisme d'appeler ouverture Ctou "angle au demi" l'angle d'un faisceau éclairant tel que l'intensité radiale dans une direction faisant un angle OC/2 avec l'axe principal du faisceau ait une valeur moitié de l'intensité maximale dans l'axe. On appelle champ p ou "angle au dixième" l'angle qui correspond à une valeur de 1/10 de l'intensité radiale maximale dans l'axe. Un autre angle, également, est celui qu'on pourrait appeler de champ total 2 ' dans lequel sont compris tous les rayons sortants jusqu'à llintensité radiale nulle. Cet angle est indiqué sur la figure. Sa valeur par rapport à celle de l'ouverture i est sensiblement, dans les relations selon l'invention 2 #' = 19 &alpha; ; ou #' = 19 &alpha; 10 20 Dans la pratique, on peut fixer la valeur de ' voisine 19&alpha;. environ entre 9 &alpha; et &alpha;. 20 10 L angle de champ ss , dans le cas de la présente optimisation, est compris entre 1,5 et 1,7 g La source de rayonnement 2 est placée, dans l'exemple décrit, au centre de la petite base d du miroir. Le système optique réfléchissant collecteur est constitué par deux miroirs. La coupe méridienne 3 du premier est un arc de cercle de centre 4. La coupe méridienne 5 du second est un arc de cercle de centre 6 ; les centres 4 et 6 étant à l'extérieur du corps lumineux de la source. De cette manière, on obtient de la source deux-images 7 et 8 qui encadrent la source elle-même dans la petite base du miroir. Dans la pratique, la source peut avantageusement occuper sur-l'axe optique 9 du dispositif projecteur, une position légèrement décalée vers l'intérieur du miroir conoïde ou pyramidoide, par exemple telle que la perpendiculaire aux faces 1latérales réfléchissantes (telles que 10 et 11), menée par le centre du corps lumineux de la source, passe sensiblement par le bord de la petite base du miroir. Si l'on veut construire le trajet des rayons dans le miroir, on sait qu'il faut considérer le cercle tangent à la petite base du miroir, de centre 12, point situé, sur l'axe optique 9, à l'intersection des faces latérales 10 et ll du miroir. Tout rayon sortant par un point de la grande base D est sur une droite tangente à ce cercle. On voit ainsi que les rayons les plus inclinés sur l'axe optique tels que 13 et 14 présentent un angle de champ maximal de 2 9, tandis que les rayons les moins inclinés sont ici tels que 15 et 16, sortant parallèles à l'axe. Cette disposition, telle que le cercle construit ait un diamètre égal à D et due au du fait que -- dans les relations de dimensionnement 20 2 preposées, explique le remarquable équilibre photométrique obtenu avec le dispositif selon l'invention.Les faisceaux sortants balayent en effet tout le champ éclairé, depuis l'axe jusqu'aux bords, sans se recouper sur cet axe. On réalise ainsi le compromis optimal entre les objectifs antagonistes d'obtenir la plus grande homogénéité dans l'ensemble du faisceau et le plus haut niveau intensité dans l'axe. Tout autre compromis dégrade l'homogénéité au seul profit de l'intensité dans l'axe, ou diminue le niveau dans l'axe au profit d'un renforcement inutile de l'homogénéité. Un autre avantage du dispositif selon l'invention est de conduire au dimensionnement le plus compact du miroir conoSde ou pyramidoide, pour l'obtention d'un angle d'ouvertureD donné. Si en effet, on se donne &gamma; 0 , on obtient une longueur plus grande et un rapport D/d plus grand. Bien entendu, la valeur prédéterminée de l'angle d'ouverture i peut être différente pour des plans de symétrie différents. Par exemple, on peut fixer une valeur dans un plan de symétrie vertical et une valeur plus grange dans un plan de symétrie horizontal. Ceci est avantageux, en particulier, pour des dispositifs destinés à l'éclairage où il est souvent recherché d'obtenir un faisceau plus resserré en hauteur qu'en largeur, et où les sources dont on dispose ont souvent un corps lumineux allongé. Le miroir selon l'invention présente alors la forme d'un pyramidoide, le sommet commun aux faces latérales verticales ne coincidant pas avec le sommet commun aux deux autres faces.Le système optique réfléchissant collecteur est alors un miroir cylindrique dont la section verticale présente la forme représen tée sur la figure, et qui est complété à ses extrémités, par exemple, par deux miroirs plans verticaux. I1 est également possible de dimensionner le miroir conoide ou pyramidolide selon la présente invention dans un plan, par exemple vertical, et de la dimensionner de toute autre manière déjà connue dans un autre plan, par exemple horizontal. Dans ce cas, le dispositif optique projecteur bénéficiera des avantages propres à la présente invention dans le plan vertical. Pour donner un exemple numérique (sans rapport avec la figure), le miroir pyramidoide peut présenter, dans son plan de coupe vertical, de symétrie, une petite base de 60 mm, une grande base de 185 mm, un demi-angle au sommet de 180 et par conséquent une longueur entre les bases de 192 mm, pour obtenir un faisceau présentant dans ce plan un angle d'ouverture égal à 380. Dans son plan de coupe horizontal de symétrie, ce miroir pyramidoide peut être déterminé selon d'autres relations de dimensionnement, en fonction du résultat recherché et des impératifs d'encoibrement. R E V E N D i C A,T I O N Dispositif optique projecteur fournissant un faisceau de rayonnement d'angle entier d'ouverture, i , prédéterminé dans au moins un plan de référence, angle dans lequel l'intensité radiale au bord est égale àla moitié de sa valeur maximale, du type comportant une source de rayonnement associée à un système optique réfléchissant collecteur, un miroir conoide ou pyramidoide admettant au moins comme plan de symétrie ledit plan de référence, dont la petite base entoure optiquement complètement, en combinaison avec le système optique réfléchissant collecteur, la source émissive, caractérisé en ce que ledit miroir conoïde ou pyrami doîde est conformé selon les relations de dimensionnement suivantes applicables à au moins une section du miroir par un plan de symétrie : : sin (#- 19&alpha;) 40 d sin 19 40 &alpha; # 19 &alpha; 40 D et d étant les longueurs des sections respectivement de la grande et de la petite base du miroir par le plan de symé trie considéré ; &gamma; étant le demi-angle moyen des sections, par le plan de symétrie considéré, du miroir conoide ou pyramidoide ; g étant le demi-angle maximal, prédéterminé, d'extension angulaire du faisceau de rayonnement capté dans la petite base du miroir.