Brevet FR2360823A1 — publié le 19780303

L'invention concerne le domaine de la technique de l'éclairage, et plus précisément, les installations d'éclairage à guide de lumière. La présente invention est destinée à être utilisée dans les locaux de production dans lesquels il n'y a pas d'éclairage naturel et dans lesquels il existe des milieux présentant un danger au point de vue incendie et explosion, et surtout dans le cas ot on a besoin de hauts niveaux de l'éclairage général. En outre, l'installation d'éclairage proposée peut être utilisée pour l'éclairage de bâtiments publics, tels que par exem- ple, les bureaux d'étude, les salles de spectacles, les magasins etc., ainsi que pour l'éclairage de locaux agricoles, de serres et d'autres types d'espaces clos, de cavités, par exemple, des chambres et des armoires conditionnées. I1 est aussi possible d'utiliser l'invention pour la réalisation d'installations d'éclairage local dans l'industrie électronique, dans la construction d'appareils de contrôle et de mesure précis et dans la construction de machinesoutils. On connaît des installations d'éclairage à guides de lu mières à fente dans lesquelles l'énergie lumineuse fournie par des sources de lumière ayant une puissance suffisamment grande est concentrée par des dispositifs optiques d'introduction et elle est dirigée à travers un hublot dans. le guide de lumière où elle se réfléchit plusieurs fois sur la surface intérieure, dont une partie est revêtue d'une couche réfléchissante, et sort dans le local à éclairer à travers une fente transparente disposée dans la partie inférieure le long de tout le guide de lumière. Cependant, dans les dispositifs munis de guides de lumière cylindriques il est pratiquement impossible d'utiliser des sources de lumière étendues de grande puissance (les lampes au xénon avec refroidissement naturel d'une puissance de 10, 20 kW et-plus, les lampes fluorescentes, surtout celles à haute intensité, les lampes à incandescence à halogène et d'autres sources lumineuses dont les dimensions du corps lumineux sont supérieures à 250-300 mm), étant donné qu'il est difficile de réaliser la répartition requise de leur flux lumineux dans,l'espace. On connaît également un dispositif dont le fonctionnement est basé sur l'utilisation d'un guide de lumière plan-parallèle dont une des surfaces est réfléchissante et l'autre laisse passer la lu mière. A ide d'un tel daspositif, il est impossible d'assuret une répartition régulière de la brillance de la surface laissant passer la lumière à une distance relativement grande de la source de lumière, ce qui est très important dans l'utilisation des guides de lumière pour l'éclairage général de locaux ou d'espaces. La nécessité de faire appel à des matériaux onéreux-ayant un haut coefficient de transmission et de bonnes qualités d'interférence réduit sensiblement la valeur pratique du dispositif précité. Dans le cadre de l'invention, on s'est proposé d'assurer une répartition régulière de la brillance de surfaces réfléchissantes d'une grande supérficie, avec une faible hauteur du dispositif d'éclairage et l'utilisation de sources de lumière étendues, au moyen d'un guide de lumière donnant la possibilité de réduire successivement l'angle d'incidence du flux lumineux lors de réflexions multiples. Ce but est atteint avec une installation d'éclairage à guide de lumière qui comporte un guide de lumière possèdant deux surfaces dont une est orientée vers le local à éclairer, et au moins une source de lumière disposée dans un dispositif d'introduction comprenant une partie optique dirigeant le flux lumineux fourni par la source de lumière dans le guide de lumière, et dans la quelle selon l'invention les surfaces faisant partie du guide de lu mière sont disposées sous un angle aigu l'une par rapport à l'autre, ledit angle étant déterminé par les dimensions du local à éclairer et par le degré d'éclairage requis, une des surfaces étant réalisée de façon à réfléchir le flux lumineux tandis que l'autre surface orientée vers le local à éclairer comporte alternativement des zones laissant passer le flux lumineux et des zones le réfléchissant. Il est avantageux que, pour des locaux à éclairer de forme cylindrique, une des surfaces du guide de lumière soit réalisée sous forme d'un cône. I1 est également avantageux que dans l'installation faisant l'objet de l'invention, le guide de lumière posséde, du coté de la source de lumière; des zones en liaison avec la partie optique du dispositif d'introduction. Il est encore avantageux qu une surface du guide de lumière réfléchissant le flux lumineux et les zones réfléchissant le flux lumineux faisant partie de 1poutre surface soient réalisées à partir d'une pellicule metallisée en téréphtalate de polyéthylène et que les zones laissant passer la lumière de l'autre surface du guide de lumière soient réalisées à partir d'une pellicule non métallisée en téréphtalate de polyéthylène L'utilisation de la présente installation d'eclairage à guide de lumière pourvue de sources de lumière puissantes permet - de réduire considérablement le nombre de sources de lumière disposées dans les locaux grâce à lrutilisatîon d'un nombre réduit de lampes plus puissantes qui dans une série de cas ont un haut coefficient d'efficacite lumineuse - d'utiliser avec le maximum d'efficacité des sources de lumière puissantes modernes ayant une forme linéaire étendue - de simplifier le montage de l'installation d'éclairage - de donner la possibilité d'assurer un éclairage architectural des locaux grâce à l'apIication d'un dessin sur la surface infé- rieure du guide de lumière et de modifier l'éclairage intérieur en remplaçant la surface inferieure du guide de lumière et en utilisant une nouvelle surface ayant un autre dessin ;; - de réduire sensiblement la quantité de chaleur arrivant dans le local à éclairer provenant des sources de lumière, de rendre facile l'évacuation centralisée de la chaleur hors des cavités cylindriques des dispositifs d'introduction, qui sont mises successivement en communication, et d'assurer un soufflage longitudinal (par rapport aux lampes et aux réflecteurs) d'air - de diminuer fortement la hauteur des installations d'éclairage par comparaison avec les installations connues, et d'occuper une hauteur minimale dans le local ou l'espace à éclairer - et de réduire sensiblement les frais nécessaires pou la construction et l'exploitation des installations d'éclairage. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre,faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels La Fig. 1 est une vue en coupe de l'installation d'éclairage guide de lumière selon l'invention La Fig. 2 est une vue en coupe suivant la ligne II-II de la Fig. 1 montrant la surface inférieure du guide de lumière selon l'invention ; La Fig 3 représente la propagation du flux lumineux dans le quide de lumière selon l'invention La Fig. 4 montre la réflexion du flux lumineux par l'elé- ment terminal du guide de lumière selon l'invention ;; La Fig 5 est une vue en coupe d'une installation d'eclai- rage à un guide de lumière selon l'invention destinée à éclairer des locaux cylindriques La Fig 6 est une vue en coupe suivant la ligne VI-VI de de la Fig 5 montrant la surface inférieure du guide de lumière selon l'invention ; La Fig 7 illustre une autre - variante de réalisation de la surface inférieure du guide de lumière selon l'invention La Fig 8 montre le dispositif d'introduction faisant partie du guide de lumière selon l'invention et La Fig 9 est un graphique montrant l'intensité de la lu mère fournie par le dispositif d'introduction en fonction de la valeur de l'angle d'émission dans les plans longitudinal et transversaI. L'installat-ion d'éclairage à guide de lumière représentée à la Fig 1 comprend un guide de lumière 1 comportant une surface supérieure 2, une surface inférieure 3 sur laquelle sont réalisées des zones 4 laissant passer la lumière et des zones réfléchissantes 5 qui se succèdent, un élément terminal 6 et des zones initiales 7. Le guide de lumière 1 est fixé au plafond 8 du local à éclairer. Les zones initiales 7 faisant partie du guide de lumière 1 sont connectes à la partie optique 9 de dispositifs d'introduction 10 dans lesquels sont montées des sources de lumière 11. Les dispositifs d'introduction 10 sont installés sur des structures de protection 12 du local à éclairer. Le flux lumineux arrivant dans la cavité intérieure du guide de lumière 1 à partir du dispositif d'introduction 10 est désigné par le signe . Le flux lumineux se réfléchissant plusieurs fois à l'intérieur du guide de lumière 1 est désigné par le signe Q. Le flux lumineux arrivant dans le local à éclairer depuis le guide de lumière 1 est designé par le signe 93. La surface inférieure 3 (Fig. 2) du guide de lumière 1 possède des zones 4 laissant passer la lumière et des zones réf lé- chissantes 5 réalisées sous forme des bandes se succédant alternativement. Sur la Fig. 3 est montrée la modification de l'angle d'incidence Q dans le guide de lumière 1 apres chaque réflexion. Sur la Fig. 4 le flux lumineux qui atteint l'élément terminal 6 est désigné par le signe qu4, tandis que le flux lumineux réfléchi par l'élément terminal 6 et-arrivant dans le local à éclairer est désigné par le signe t5. Le guide de lumière 1 de la Fig. 5 comporte une surface su périeure 2 réalisée sous forme d'un cône. Sa surface inférieure 3 (fig.6) possède des zones 4 laissant passer la lumière et des zones réfléchissantes 5 réalises sous forme dtanneaux concentriques se succédant alternativement. La surface inférieure 3 représentée a la Fig. 7 possède des zones 4 laissant passer la lumière et des zones réfléchissantes 5 rÉalisées sous forme d'un dessin décoratif. Le dispositif d'introduction 1O (Fig. 8) est monté sur la structure de protection 12. Le dispositif d'introduction 10 ccl^ser.d une partie optique 9 de forme parabolique et une source de lumière 11. Les zones initiales 7 faisant partie du guide de lumière I cons- tituent le prolongement de la partie optique 9 du dispositif d'introduction lo. Les zones initiales 7 sont fixees à la structure de protection 12 à l'aide de cornières 13. Afin d'empêcher que la partie inférieure 3 ne prenne une flèche on tend audessous de ladite surface des fils 14 réalisés à partir d'acier ou de polymère qui sont fixés à des crochets 15. Les crochets 15 sont fixés sur la structure de protection 12. Le dispositif d'introduction 10 est pourvu d'un hublot 16 servant à isoler la source de lu mière 11 de la cavité intérieure du guide de lumière 1. L'installation d'éclairage selon l'invention fonctionne de la façon suivante. Le flux lumineux 1 provenant des sources de lumière il (Fig.l ,2 ) est dirigé par la partie optique 9 du dispositif d'introduction 10 à travers le hublot 16 et dans la cavité intérieure du guide de lumière 1, entre les surfaces supérieure 2 et inférieure 3, puis il se réfléchit plusieurs fois dans le guide de lumière 1 (flux lumineux et sort à travers les zones 4 laissant passer la lumière dans le local à éclairer (flux lumineux 33. Les zones initiales 7 du guide de lumière l augmentent l'angle utile du dispositif d'introduction 10 et augmentent par là l'efficacité du fonctionnement de l'installation d'éclairage. Les surfaces supérieure 2 et inférieure 3 du guide de lu mière 1 (Fig. 3) sont disposées sous un angle aigu l'une par rapport à l'autre, ce qui permet de diminuer les angles d'incidence Q des rayons (flux lumineux #2) après chaque incidence (Q24Q1) et de ré- réduire ainsi les pertes dues à la reflexion Frenel du flux lumi neux arrivant dans les zones laissant passer la lumière 4. Le flux lumineux9 (Fig. 4) qui atteint la partie terminale 6 du guide de lumière 1 est réfléchi par ladite partie et sort à travers les zones 4 laissant passer la lumière dans le local à éclairer (flux lumineu 45). Les zones 4 laissant passer le flux lumineux et celles 5 réfléchissant ledit flux qui se succèdent alternativement à la surface inférieure 3 du guide de lumière 1 peuvent être réalisées sous forme des bandes rectangulaires (Fig 2), d'anneaux concentriques plats (Fig. 6) pour l'éclairage de locaux cylindriques, ou sous forme d'un dessin artistique (Fig. 7) sur la surface inférieure 3 plane ou gauche. Dans le cas de l'éclairage de locaux cylindriques, ïa présence de l'élément terminal 6 n'est pas obligatoire. Suivant les variantes de réalisation de l'installation éclairage selon l'invention, la surface inférieure 3 du guide de lumière 1 peut etre inclinée (Fig. 1) ou disposée horizontalement (Fig. 5). Tous les éléments optiques faisant partie du guide de lu miere 1 participant aux réflexions multiples du flux lumineux provenant des sources de lumière 11 (les zones initiales 7, les surfaces supérieures 2 et inférieure 3 de la partie terminale 6) sont réalisés à partir de matériaux pelliculaires légers, tels que, par exem ple, des pellicules métallisées en térephtalate de polyèthylène ré fléchissant les flux lumineux#2 et#4 et des pellicules non métal- lisées laissant passer, en le dispersant simultanément, les flux lu mineux# 3 et #5, d'une épaisseur comprise entre 12 et 50 microns. Dans ce cas, on utilise pour la fixation et la tension de la surface supérieure 2 réfléchissant la lumière du guide de lumière 1 le toit 8 du local (fermes, poutres, etc.), tandis que pour la fixation de la surface inférieure 3 on utilise les structures de protection 12 (murs) du local ou de l'espace à éclairer. Afin d'éviter la flèche de la pellicule au-dessous de la surface inférieure 3 du guide de lumière 1, tous les 5 à 6 mètres sont tendus, à l'aide de crochets 15, des fils minces 14 réalisés en acier ou en polymère. Le fait que le flux lumineux provenant des sources de lumière re 11 se répartit seulement dans un seul plan transversal XOY(fig.85 permet d'utiliser dans le cadre de l'installation d'éclairage des lampes puissantes ayant une forme linéaire étendue, par exemple des lampes à luminescence à intensité élevée, des lampes à incandescence à halogène, des lampes au xénon à arc etc. Pour la partie optique 9 du dispositif d'introduction 10 on utilise un réflecteur à miroir parabolique permettant de créer une courbe de répartition lumineuse I1 suffisamment aigue (Fig. 9) l'intensité maximale de la lumière étant dirigée suivant l'axe OX (Fig 8), vers la cavité inférieure du guide de lumière 1. Pour la plupart des sources de lumière 11 indiquées, il est possible d1u- tiliser le même profil de réflecteur. Le coefficient d'amplification de la partie optique 9 du dispositif d'introduction 10 est, suivant la destination de 2 à 10. La forme de la courbe de l'intensité I2de la lumière (Fig. 9) provenant des sources de lumière linéaires dans le plan longitudinal XOZ (Fig. 8) reste suffisamment large et peut se .dé- former de manière négligeable, uniquement à cause de l'effet de bord de ia partie optique du dispositif d'introduction 10. Le déplacement des sources de lumière puissantes et, par conséquent, du potentiel électrique, en dehors des limites du local à éclairer, rend beaucoup plus sur le fonctionnement de l'linstal- lation d'éclairage, surtout dans les locaux ou il existe des milieux présentant un danger d'explosion et d'incendie. Pour des locaux ayant des dimensions de 18 x 18 mètres, une hauteur de 6 mètres et un niveau d'éclairage requis de 500 lux, on utilise à un plan distant du plafond de 0,8 m des sources de lumière telles que des lampes à incandescence à halogène d'une puissance de I,O KW, le nombre de sources de lumière étant de I6 ; le flux lumineux fourni par une seule source de lumière est de 25000 lumens, les surfaces du guide de lumière étant disposées sous un angle de 3 45'. Ainsi, la présente invention permet de créer le niveau requis d'éclairage dans des locaux d'une grande superficie, de même que dans des locaux présentant un danger d'explosion et d'incendie avec un cout relativement faible et en respectant les exigences architecturales. REVENDICATIONS 1. Installation d'éclairage à guide de lumière comportant un guide de lumière ayant deux surfaces dont une est orientée vers le local à éclairer et au moins une source de lumière disposée dans un dispositif d'introduction comprenant une partie optique dirigeant le flux lumineux fourni par la source de lumière dans le guide de lumière, caractérisée en ce que les surfaces faisant partie du guide de lumière sont disposées sous un angle aigu l'une par rapport à l'autre, ledit angle étant déterminé par les dimensions du local à éclairer et par le degré d'éclairage requis, une des premières surfaces étant réalisée de façon a réfléchir le flux lumineux tandis que l'autre surface orientée vers le local à éclairer comporte alternativement des zones laissant passer la lumière et des zones réfléchissantes. 2. Installation d'éclairage suivant la revendication 1, caractérisée en ce que pour l'éclairage de locaux cylindriques, ladite première surface du guide de lumière est réalisée sous forme d'un cône. 3. Installation d'éclairage suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que le guide de lumière possède, du côté de la source de lumière, des zones initiales en liaison optique avec la partie optique du dispositif d'introduction. 4. Installation d'éclairage suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que ladite première surface du guide de lumière qui réfléchit le flux lumineux et les zones réfléchissant la lumière de l'autre surface du guide de lumière sont réalisées à partir de pellicules métallisées en térêphtalate de polyéthylène, tandis que les zones laissant passer la lumière de l'autre surface du guide de lumière sont réalisées à partir de pellicules non métallisées en téréphtalate de polyethylène.