Brevet FR2296142A1 — publié le 19760723

La présente invention a pour objet un dispositif d'éclairage conçu de façon à localiser la lumière émise sur une surface déterminée en évitant, autant que possible, une dispersion de celle-ci en tous sens. Ce dispositif est destiné à être utilisé dans de nombreux cas où il est nécessaire, ou tout au moins utile, d'éclairer une surface déterminée en évitant une dispersion intempestive de la lumière en tous sens. Ainsi, sous la forme d'un petit appareil portatif, ce dispositif est susceptible d'être utilisé pour lire un livre dans l'obscurité ou la pénombre sans gêner une autre personne située dans la même pièce. Cependant ce dispositif peut également constituer uz appareil d'éclairage installé à demeure pour éclairer un panneau indicateur ou toute autre surface déterminée, par exemple une enseigne publicitaire. Ce dispositif consiste en une source de lumière éclairant, à travers sa tranche, une plaque en matière transparente dont les dimensions correspondent à celles de la surface à éclairer, et dont les deux grandes faces ne sont pas parallèles entre elles, les chants de cette plaque étant pourvus d'un revêtement opaque. Le présent dispositif met donc à profit le phénomène connu de conduction de la lumière à l'intérieur d'une lame à faces parallèles, en matière transparente. Cependant la présence d'un revêtement opaque sur les chants de la plaque transparente du présent dispositif empêche la diffusion de lumière à l'extérieur de ceux-ci. Par ailleurs, grâce au non parallélisme des deux faces, certains des rayons lumineux subissent une série de réflexions, alternativement sur l'une et l'autre faces de la plaque transparente, avant de traverser la face inférieure de celle-ci et d'atteindre la surface à éclairer. Ceci permet donc d'obtenir ltéclairage de cette surface sur toute son étendue. Dans ces conditions, le présent dispositif permet effectivement de localiser la majeure partie des rayons lumineux sur la surface à éclairer. Ce dispositif évite donc une dispersion inutile, ou me intempestive, des rayons lumineux en tous sens. Cependant d'autres avantages et particularités du dispositif selon l'invention apparattront au cours de la description suivante. Celle-ci est donnée en référence au dessin annexé à simple titre indicatif, et sur lequel La figure 1 est une vue en perspective représentant l'utilisation du dispositif d'éclairage selon l'invention pour la lecture d1un livre dans 11 obscurité La figure 2 est une vue en plan de dessus, avec arrachement, du dis positif conçu pour cet usage particulier La figure 9 en est une vue en coupe selon la ligne III-III de la figure 2 La figure 4 en est une vue en élévation de c8té La figure 5 illustre un exemple de propagation des rayons lumineux à travers la plaque transparente de ce dispositif lies figs. 6 et 7 sont des vues en coupe transversale de deux varian tes de la plaque d'éclairage du présent dispositif. lies figs. 8 et 9 sont des vues, respectivement en plan de dessus et en élévation de côté dune autre forme de réalisation du dispositif d'éclairage selon l'invention. Comme indiqué ci-dessus, les figures 1 à 4 représentent une forme de réalisation du présent dispositif qui est spécialement conçue pour servir d'appareil d'éclairage pour la lecture d'un livre dans l'obscurité. Cet appareil comporte une plaque 1 en matière transparente, par exemple en verre ou en polyméthacrylate de méthyle, matière plus connue sous la marque "Plexiglas". Conformément à une caractéristique essentielle, les grandes faces 2 et 3 de cette plaque ne sont pas parallèles. Les dimensions de ces deux faces correspondent sensiblement à celles de la surface à éclairer, en l'occurrence, dans le cas présent, à la largeur moyenne de la page d'un livre. Ces dimensions peuvent être de l'ordre de 10 x 15 cm. lies chants de cette plaque sont pourvus d'un revêtement opaque 4 dont la face interne est de préférence réfléchissante. lie présent appareil comporte par ailleurs une source de lumière ponctuelle assurant la propagation de lumière à travers l'épaisseur même de la plaque transparente 1. Dans l'exemple représenté aux figures 1 à 4, il s'agit d'une source de lumière ponctuelle constituée par une petite ampoule électrique 5 alimentée en courant à bas voltage. Cette ampoule est logée à l'intérieur d'une cavité 6 ména gée dans l'extrémité d'un appendice 7 de l'un des coins de la plaque 1. L'appendice 7 est prévu à l'endroit du coin de la plaque 1 où celle-ci possède sa plus grande épaisseur. Cet appendice présente une section transversale de forme carrée ou rectangulaire (voir fig. 3) et il est enfermé à l'intérieur d'une virole opaque formée par deux pièces complémentaires 8 en métal, assemblées par des vis 9 ou tous autres organes appropriés. La retenue en place de cet appendice à l'intérieur de cette virole est assurée gracie à la présence de tenons 10 prévus à l'extrémité de cet appendice et qui sont emprisonnés dans des logements correspondants des deux pièces 8. L'ampoule électrique 5 est fixée à l'extrémité d'un boîtier 11 renfermant une ou plusieurs petites piles électriques destinées à assurer son alimentation en courant. Ce boîtier est fixé par vissage de son extrémité correspondante à l'intérieur d'un logement ménagé entre les deux pièces 8. Dans ces conditions, ce boitier est parfaitement solidaire de l'appendice 7 et par suite de la plaque 1. Il est donc en mesure de servir d'organe de préhension pour tenir le présent appareil avec une main, comme représenté sur la figure 1. Quant à la virole 8 et à l'appendice 7, ils coopèrent pour constituer des organes d'assemblage entre la plaque 1 et le boîtier 11 portant la source lumineuse. Cependant ils coopèrent également pour servir de guide pour les rayons lumineux émis par l'ampoule 5. L'ap pendice 7 assure la conduction des rayons lumineux dans l'épaisseur même de la plaque 1 à l'intérieur de laquelle ils se propagent sans pouvoir s'en échapper par les chants en raison de la présence du re vetement opaque 4 sur ceux-ci. Dans ces conditions, les rayons lumineux ne peuvent donc s'écàap per que par l'une ou l'autre des deux grandes faces du prisme constitué par la plaque 1. Les rayons traversant ainsi la face inférieure 7 de cette plaque assurent alors l'éclairage de la surface sous-jacente, par exemple l'une des pages d'un livre L comme représenté sur la figure 1. A ce sujet, il convient de noter que certains de ces rayons sont efficaces dès le début de leur parcours à l'intérieur de la plaque 1, car leur inclinaison est telle qu'ils se réfléchissent sur la fa ce supérieure 2 en direction de la face inférieure et qu'ils atteignent celle-ci sous un angle suffisant pour la traverser. De ce fait, ils éclairent la surface sous-jacente qui les diffuse. Une partie des rayons ainsi diffusés sortent par la face supérieure 2 vers l'observateur. Cependant d'autres rayons subissent une série de réflexions partielles alternativement sur l'une et l'autre faces de la plaque 1, comme illustré par le schéma de la figure 5. L'indice de réfraction définit un angle limite tel que les rayons venant du milieu d'indice de réfraction le plus élevé ne traversent le dioptre que slils se présentent sous un angle inférieur à l'angle limite et sont réfléchis dans le cas contraire. Le calcul permet de constater que ces réflexions successives s'effectuent suivant des angles par rapport à la normale à chaque face, dont la valeur va en décroissant. Ceci explique qu'avec un faible angle d'inclinaison des deux faces 2 et 3 du prisme 1, on obtienne un bon éclairage de la surface sous-jacente.En effet certains rayons lumineux se propagent sur toute la longueur de la plaque 1 et viennent traverser la surface inférieure 3 de celle-ci mais à grande distance du point de pénétration à l'intérieur de cette plaque. La surface sous-jacente se trouve donc éclairée sur sa totalité et ce, à peu près régulièrement. A ce sujet, il convient de noter que les rayons qui atteignent la surface interne réfléchissante du revêtement opaque prévu sur les chants se trouvent renvoyés à nouveau à l'intérieur du prisme 1 et sont finalement amenés à sortir de celui-ci par les grandes faces, de sorte qu'une partie au moins d'entre eux assure l'éclairage de la surface sous-jacente. Bien entendu, certains des rayons lumineux émis par l'ampoule 5 sortent par la face supérieure 2 de la plaque 1 sans avoir éclairé la surface sous-jacente. Ces rayons ne présentent donc aucune utilité, bien au contraire. Cependant il s'agit là d'une faible fraction des rayons émis par la source lumineuse. Dans ces conditions, l'éclairage assuré par le présent appareil se trouve dans sa majeure partie localisé sur la surface à éclairer, par exemple l'une des pages d'un livre li. En conséquence, l'utilisateur de cet appareil peut parfaitement lire un livre dans ltobscuri- té en plaçant la plaque 1 successivement contre chacune des pages de ce livre. A cet effet, le présent appareil est conçu pour être réversible, ses chants étant perpendiculaires au plan médian de la plaque t. Ainsi l'appareil peut être tenu successivement avec la main droite, puis avec la main gauche pour éclairer respectivement une page de droite et une page de gauche du livre L. L'utilisateur de cet appareil peut ainsi lire un tel livre dans l'obscurité sans gêner une autre personne située à proximité. Cet appareil se révèle donc très utile dans certaines occasions. Ainsi par exemple, il peut être employé pour lire au lit sans gêner son conjoint ou bien encore par le passager d'une voiture pour lire une carte ou un guide sans gêner le conducteur. il peut également être utilisé pour lire un livre ou tout autre document à l'intérieur d'une salle obscure ou s'effectuent par ailleurs des projections de vues cinématographiques ou photographiques. Cependant, au lieu de consister en un petit appareil portatif comme dans l'exemple représenté aux figures t à 4, le dispositif d'éclairage selon l'invention peut constituer un système d'éclairage installé à poste fixe devant une surface déterminée pour éclairer cee-ci. Dans un tel cas, ce dispositif peut affecter de préférence la forme de l'exemple de réalisation représenté aux figures 8 et 9, exemple qui sera décrit par la suite. Par ailleurs, il va de soi que ce dispositif peut faire l'objet de diverses variantes et modifications. Ainsi dans le cas de la forme de réalisation selon les figures 1 à 4, la solidarisation du boîtier il avec l'appendice 7 peut être assurée par des moyens différents de ceux précédemment décrits. D'autre part, l'appendice 7 peut éventuellement être supprimé, la solidarisation du prisme 1 avec le boîtier Il pouvant alors être assurée par l'intermédiaire d'un cadre fixé autour de ce prisme et cela, soit directement, soit par l'intermédiaire d'une virole. Dans un tel cas, le guidage des rayons lumineux peut être réalisé par 1' intermédiaire d'un guide tubulaire comme précédemment, ou au moyen d'un systèmesoptique plus élaboré. Dans le cas de la forme de réalisation selon les figures 1 à 4, la section de l'appendice 7 peut présenter une forme différente, par exemple une forme circulaire. Toutefois il a été observé qu'une telle forme provoque l'apparition de zones d'ombres sur la surface éclairée par le prisme et que, par contre, une section de forme carrée ou rectangulaire évite pratiquement cet inconvénient. Il convient de noter que pour des raisons purement géométriques, le prisme 1 présente obligatoirement une épaisseur relativement importante qui peut être par exemple de l'ordre de 20 mm à l'endroit du coin où est situé liappendice 7, l'épaisseur étant réduite à 5 mm à l'endroit du coin opposé et ce, pour un prisme dont les gran- des faces ont des dimensions de 10 x 15 cm. En effet l'épaisseur de ce prisme est fonction des dimensions des sources lumineuses disponibles et du système optique interposé entre la source de lumière prévue et le prisme. Pour la même raison, il n'est pas possible defixer une limite inférieure à l'angle formé entre elles par les grandes faces du prisme. En effet, on peut parfaitement imaginer un système optique capable d'introduire dans un prisme mince des rayons suffisamment peu inclinés sur le plan médian de ce prisme, pour ne pas sortir de celui-ci à la première rencontre avec sa face supérieure, ces ragons étant néanmoins suffisamment peu inclinés par rapport à la normale à la face inférieure après leur première réflexion sur la face supérieure, pour pouvoir traverser la face inférieure et éclairer la surface sous-jacente. Les autres rayons émis par un tel système selon un angle plus faible par rapport au plan médian seraient efficaces plus loin du point d' origine, comme il a été expliqué précédemment. Avec un prisme dont les faces seraient presque parallèles, le champ éclairé commencerait très loin de la source lumineuse. Dans un tel cas, la transparence du matériau constituant le prisme jouerait un rôle important sur l'intensité de l'éclairage de la surface sous-jacente. Au lieu d'être placée à l'un des coins du prisme, la source ponctuelle de lumière pourrait être disposée en un autre point des chants de celui-ci pour assurer l'émission des rayons lumineux dans l'épaisseur de ce prisme. Dans l'exemple de réalisation selon les figures 1 à 4, l'axe du faisceau des rayons lumineux guidés par la virole 8 se trouve disposé au voisinage du plan médian du prisme 1. Cependant la disposition de l'inclinaison de cet axe pourrait être différente. Par ailleurs, dans le but de permettre une reversibilité de l'ap pareil, les chants du prisme sont perpendiculaires au plan médian de celui-ci ainsi qu'il a déjà été indiqué. Mais ces chants pourraient éventuellement etre inclinés, comme cela est le cas de la variante de réalisation représentée sur la figure 6. Dans celle-ci les chants 4a sont inclinés plus ou moins en direction de la grande face 3a du prisme correspondant la, laquelle constitue alors constamment la face inférieure de celui-ci. Bien entendu, les chants 4a sont pourvus, comme précédemment, d'un revêtement opaque et réfléchissant. La figure 7 représente une autre variante, dans laquelle les chants du prisme correspondant lb présentent deux portions 4b et 4c inclinés en sens inverse. Une telle variante permet de conserver la réversibilité de l'appareil. Au lieu d'etre éclairé par une source de lumière ponctuelle, le prisme du présent dispositif peut l'entre par une source de lumière rectiligne s' étendant alors tout le long de l'un de ses chants. Du reste une forme de réalisation de ce genre est représentée aux figures 8 et 9. Dans cette forme de réalisation, l'un des côtés du prisme correspondant id se prolonge par une partie 7d qui est enfermée entre deux machoires 8d assemblées au moyen de vis 9d. La source de lumière consiste en un tube lumineux 5d disposé à l'intérieur d'un boîtier lld avec lequel les deux mâchoires 8d sont solidarisées par des vis 12, ou tous autres organes appropriés. Sur son côté adjacent au prisme id, le boîtier lld présente une ouverture 13 de forme allongée permettant le passage des rayons lumineux à l'intérieur de l'appendice 7d du prisme et leur propagation dans ce dernier. lies deux mâchoires 8d forment autour de l'appendice 7d un manchon coopérant avec celui-ci pour assurer le guidage des rayons lu mineux à l'intérieur de la masse du prisme ld, Le fonctionnement du dispositif ainsi constitué est le même que précédemment en raison de l'absence de parallélisme des grandes faces du prisme et de la présence d'un revêtement réfléchissant sur les chants de celui-ci. Dans ces conditions, les rayons lumineux ne peuvent sortir que par l'une ou l'autre de ses grandes faces et cela ci assurent ainsi l'éclairage de la surface contre laquelle est placé le prisme id. Cette forme de réalisation particulière convient plus spécialement pour réaliser un appareil d'éclairage destiné à être installé à demeure devant une surface déterminée, par exemple devant un panneau de signalisation ou une enseigne ou autre surface publicitaire. Dans un tel cas, la forme du-prisme n' a donc plus besoin d'être con çue pour permettre une réversibilité de celui-ci et ses chants peuvent alors être inclinés vers la surface inférieure comme prévu dans la variante de la figure 6. Mais encore une fois, le dispositif selon l'invention peut faire l'objet de nombreuses variantes et formes de réalisation, notamment en fonction des cas et applications. RETEKDICAXIONS 1 - Dispositif d'éclairage d'une surface permettant la localisa tion de la lumière sur celle-ci, caractérisé en ce que - il consiste en une plaque en matière transparente destinée à entre appliquée contre la surface à éclairer et dont les deux grandes faces ne sont pas parallèles entre elles, - et une source de lumière disposée contre l'un des chants de cette plaque, en un point de celui-ci s'il s'agit d'une sour ce ponctuelle, ou le long du chant correspondant, dans le cas d'une source de lumière rectiligne, afin d'éclairer cette plaque à travers sa tranche, le reste de la surface des chants de celle-ci étant pourvue d'un revêtement opaque. 2 - Un dispositif d'éclairage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le revêtement opaque, prévu sur les chants de la pla que transparente, présente une surface interne réfléchissante. 30- Dispositif d'éclairage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un système de guidage des rayons lumineux est interposé entre la source de lumière et le chant de la plaque transparen te à travers lequel ces rayons doivent se propager. 4 - Un dispositif d'éclairage selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de guidage des rayons lumineux, à leur en trée dans la plaque transparente, consistent en un appendice prévu à l'endroit correspondant de cette plaque, et une virole opaque ou toute autre enveloppe opaque à l'intérieur de laquel le est enfermé cet appendice, la source de lumière étant dispo sée contre l'extrémité de ce dernier. 5 - Un dispositif d'éclairage selon la revendication 4, caractérisé en ce que la plaque transparente affecte une forme rectangulai re et son appendice est prévu à l'endroit de l'un de ses coins, cet appendice étant enfermé à l'intérieur d'une virole sur la- quelle est fixé un boîtier servant de poignée de préhension à l'ensemble et qui contient une ou plusieurs piles électriques assurant l'alimentation d'une ampoule disposée contre ou dans l'appendice de la plaque transparente. 6 - Un dispositif d'éclairage selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'ampoule d'éclairage est logée dans une cavité pré vue à l'intérieur de l'extrémité correspondante de l'appendice de la plaque transparente. 70- Un dispositif d'éclairage selon l'une ou l'autre des revendica tions 5 et 6, caractérisé en ce que l'axe de l'appendice de la plaque transparente et de la virole enveloppant celui-ci coSn- cide avec la diagonale correspondante de cette plaque. 80- Un dispositif d'éclairage selon la revendication 1 ou 2,carac- térisé en ce que l'éclairage de la plaque transparente étant assuré par une source rectiligne qui s' étend le long de l'un de ses chants, le câté correspondant de cette plaque présente un appendice s'étendant sur toute sa longueur et qui est enfermé dans une virole ou manchon, ce qui assure le guidage des rayons lumineux, la source de lumière étant placée dans un bottier présentant une ouverture en regard du chant correspondant de cet appendice.