Brevet FR2460442A1 — publié le 19810123

La présente invention concerne les projecteurs, notam- ment, mais non exclusivement, les projecteurs d'automobiles. De tels projecteurs comprennent essentiellement un ré- flecteur, comportant généralement une surface réfléchissante pa- rabolique de révolution comprenant un axe central et un foyer disposé sur cet axe, au moins une source lumineuse, disposée au voisinage du foyer de la surface parabolique, et une glace de fermeture disposée sur l'ouverture du réflecteur. Dans un mode de réalisation très répandu, la source lumineuse comporte deux filaments lumineux, à savoir un filament créant le faisceau d'éclairage "route", et un filament créant le faisceau lumineux d'éclairage "croisement", les deux filaments étant sensiblement cylindriques, disposés dans l'axe du réflec- teur, le filament de route étant légèrement en arrière du foyer de la surface parabolique réfléchissante, et le filament de croi- sement étant légèrement en avant de ce même foyer. Les faisceaux lumineux de route et de croisement issus d'un tel projecteur répondent à des normes très strictes d'éclai- rement et de répartition lumineuse. De façon classique, des faisceaux satisfaisants sont obtenus en disposant sur la glace du projecteur des éléments optiques déviateurs, notamment des stries ou des prismes. Autrement dit, la glace du projecteur joue un rôle optique essentiel en agissant sur les faisceaux lu- mineux issus des filaments et renvoyés par la surface du réflec- teur. Pour ce faire, les glaces, généralement en verre, sont des pièces optiques très précises, dont la qualité est aussi in- dispensable que celle du réflecteur. Le réflecteur lui-même est généralement réalisé en t8le emboutie, de telle sorte que l'on peut guère en pratique s'écar- ter des formes paraboliques les plus simples, le réflecteur étant constitué soit d'un parabolo.de embouti, soit de plusieurs sec- teurs de parabololdes raccordés entre eux. Le développement des matières plastiques, notamment des matières plastiques ayant une bonne tenue mécanique, une bonne ré- sistance à la chaleur, une bonne moulabilité, rend maintenant pos- sible la réalisation de grands réflecteurs en matière plastique dont la surface réfléchissante est constituée par une métallisation (aluminage par exemple) de la matière plastique. 2 2460442 On a ainsi réalisé des projecteurs d'automobiles dont le réflecteur est en matière plastique, et qui se pré- sentent comme la transposition pure et simple des projecteurs classiques, leur glace jouant toujours un rôle optique essen- tiel dans la diffusion de la lumière. Mais, d'autre part, on s'est rapidement rendu compte que le moulage des matières plastiques permettait de réaliser sur un réflecteur, non seulement différents secteurs de parabo- loide, comme on savait le faire avec les réflecteurs métalli- ques (voir par exemple le brevet français Pierre CIBIE nO 1271102) mais encore des accidents de relief quelconques permet- tant de réaliser, après métallisation de la surface du réflec- teur, des éléments réfléchissant la lumière selon telle ou telle direction. On en est ainsi arrivé à la conception d'un projec- teur dans lequel tous les éléments optiques se trouvent incor- porés au réflecteur, la glace ne jouant plus aucun rôle optique, et n'ayant plus alors que la fonction d'une vitre lisse de fer- meture du réflecteur. Une telle conception est extrêmement intéressante, car elle facilite de toute évidence la construc- tion des projecteurs, tout en abaissant notablement leur prix de revient: en une seule opération de moulage d'un réflecteur complexe, on assure ainsi toutes les fonctions optiques du pro- jecteur. On peut d'ailleurs remarquer qu'on en revient ainsi à une conception très ancienne des projecteurs, dans laquelle le réflecteur est le seul élément à avoir un rôle optique, en coopération avec la ou les sources lumineuses. La mise en oeuvre pratique d'un tel concept ancien, rendu aujourd'hui facilement réalisable grâce à l'apparition des réflecteurs en matière plastique,n'est pas simple, car de nombreux problèmes se posent dans la définition et la réalisa- tion des divers éléments réfléchissants. Une première solution a été proposée dans les brevets américains 3.700. 883 et 3.710.095. Selon cette solution, on divise le réflecteur en une pluralité de facettes élémentaires, et on détermine, avec l'aide d'un ordinateur, la disposition optimale de chaque facette, pour que le réflecteur, ainsi glo- balement constitué d'une mosaXque de facettes, donne la répar- 3 2460442 tition lumineuse considérée comme optimale. Il faut alors dé- finir un véritable programme de détermination des facettes prises individuellement et dans leur ensemble: de nombreux programmes sont envisageables, et les brevets américains précités proposent un mode de détermination des différentes facettes, de telle sorte que le réflecteur se trouve finalement défini indépendam- ment de toute référence à la surface parabolique fondamentale des réflecteurs classiques. Il faut d'ailleurs remarquer que d'autres programmes de détermination pourraient conduire à d'au- tres structures de réflecteur, les solutions satisfaisantes étant certainement très nombreuses. Il faut observer en outre que la structure proposée n'est pas d'une réalisation aisée, le moule du réflecteur devant être réalisé facette après facette d'une ma- nière très rigoureuse. La présente invention propose une nouvelle structure de réflecteur incorporant tous les éléments optiques nécessaires à la formation d'un faisceau lumineux d'éclairage, notamment d'éclairage automobile. Le réflecteur selon l'invention est particulièrement adapté à la constitution d'un projecteur ayant un double filament de "route" et de "croisement", comme indiqué ci-dessus, dans le respect des normes s'appliquant à de tels projecteurs. De façon remarquable, la structure des réflecteurs se- lon l'invention s'écarte aussi peu que possible de la forme para- bolique traditionnelle de la surface réfléchissante, une telle forme parabolique étant conservée dans toute la mesure du possi- ble et servant en tout cas de référence. On conserve ainsi, pour l'essentiel, le mode traditionnel de formation des faisceaux lu- mineux, notamment des faisceaux de "route" et de "croisement", qui sont bien connus, et qu'on sait adapter à tel ou tel problè- me particulier. On conserve également une technique tradition- nelle de réalisation de moules constitués d'une surface paraboli- que de révolution sur laquelle on vient usiner des reliefs sup- plémentaires. La structure de réflecteur selon l'invention est ainsi optiquement très efficace et très facile à réaliser. Pour ce qui est de sa définition géométrique, la surface réfléchissante du nouveau réflecteur selon l'invention est remar- quable par les trois caractéristiques suivantes: 4 2460442 - a) sa surface de base est constituée par une sur- face parabolique de révolution, dont la disposition relative par rapport aux sources lumineuses est la disposition tradi- tionnelle pour le type de projecteur envisagé; - b) elle porte, en relief par rapport à ladite surfa- ce de base,des éléments déviateurs allongés ou "stries de réflec- teurs" dont le contour est délimité par la section de la surface de base par deux plans parallèles adjacents s'étendant parallè- lement à l'axe de la surface parabolique de base; la section d'une telle strie par une direction de plan donnée (perpendicu- laire aux plans de contour précédemment définis) et dans laquelle on veut dévier la lumière reste constante-d'un bout à l'autre de la strie; - c) séparément, ou en combinaison avec la caracté- ristique b), certains secteurs au moins de la surface réfléchis- sante sont, d'une manière connue en elle-même, légèrement déca- lés par rapport à la surface parabolique de base, le léger déca- lage ayant pour effet de légèrement déplacer le foyer des sec- teurs par rapport aux sources lumineuses qui sont, comme on l'a dit, traditionnellement disposées par rapport à la surface para- bolique de base. Ainsi, l'idée mère de l'invention est de conserver la surface parabolique réfléchissante traditionnelle, en y incorpo- rant deux types d'éléments optiques, à savoir, d'une part des "stries de réflecteur" comme défini ci-dessus, et d'autre part, ce que l'on peut appeler des "secteurs à foyer décalé". On peut remarquer que les premiers éléments précités (stries de réflecteur) semblent en eux-mêmes nouveaux, par oppo- sition aux secteurs décalés, qui ont déjà reçu quelques applica- tions dans la technique antérieure (voir brevet français Pierre CIBIE No 1271102). Pour mieux faire comprendre l'invention, on va mainte- nant décrire, en se référant aux dessins annexés, la réalisation d'une structure de réflecteur et de projecteur selon l'invention, dans le cas d'une source lumineuse à deux filaments de "route" et de "croisement". Il doit toutefois être bien entendu qu'il ne s'agit là que d'un exemple particulièrement démonstratif des possibilités d'application de l'invention qui sont très générales et s'appli- quent à tous les types de projecteurs. Sur les dessins annexés: - la fig. 1 représente en perspective une surface ré- fléchissante traditionnelle, servant de base à la définition de la surface réfléchissante selon l'invention, dans le cas d'un projecteur à double source lumineuse, filament de "croisement" et filament de "route"; - les fig. la et lb illustrent les faisceaux lumineux de "croisement" et de "route", respectivement, tels qu'ils sont projetés sur un écran par une telle surface réfléchissante; - les figs. 2a et 2b, analogues aux figs. la et lb, illustrent les différentes fonctions que l'on veut faire remplir d'une part aux "stries de réflecteur" et d'autre part aux "sec- teurs décalés"; - la fig. 3a est une vue de face schématique de la sur- face réfléchissante du réflecteur selon l'invention, montrant la constitution d'une strie de réflecteur. - la fig. 3b est une coupe selon la ligne de coupe B-B de la fig. 3a; - la fig. 3c est une coupe selon la ligne C-C de la fig. 3a (coupe horizontale); la fig,3d est une vue de détail de la - la fig. 4 est une vue de face du réflecteur selon l'invention; - les figs. 4a, 4b, 4c sont des vues en coupe selon la ligne de coupe IV-IV de la fig. 4, dans différents cas de réa- lisation de secteurs décalés ayant un effet sur la formation du faisceau de croisement; - la fig. 5 est une autre vue de face du réflecteur se- lon l'invention, montrant des plans de coupe GG; - les figs. 5a, 5b, 5c, sont des coupes selon les plans de coupe GG illustrant trois possibilités différentes de réalisation de secteurs décalés selon l'invention, ces secteurs ayant un effet sur la formation du faisceau de route; - la fig. 6 montre en vue de face le réflecteur selon l'invention, incorporant à la fois des "stries de réflecteur" 6 2460442 et des "secteurs décalés, pour illustrer la mise en oeuvre conjointe des deux éléments. La structure de surface réfléchissante représentée à la fig. 1 est la structure classique. Cette surface réflé- chissante S est une surface parabolique de révolution d'axe a-a et de foyer F; à son sommet, une ouverture O permet le montage du culot d'une lampe (non représentée), munie de fila- ments. Dans l'exemple choisi, les deux filaments de "route" et de "croisement", FR et PC sont des filaments cylindriques disposés dans l'axe a-a, le premier FR étant légèrement en arrière du foyer F, l'autre FC étant légèrement en avant du foyer F. D'une manière bien connue, le filament FC est en- touré d'une coupelle C, dont les deux bords C1 et C2' parallè- les à l'axe a-a, déterminent la coupure du faisceau de croise- ment. - Les figs. la et lb illustrent la projection sur un écran des faisceaux ainsi obtenus. Sur cet écran, on voit en H la trace de l'axe a-a. -La fig. la illustre la forma- tion du faisceau de croisement constitué par les rayons lumi- neux issus de PC, diaphragmés par la coupelle C et renvoyés sur l'écran par le réflecteur. Les limites de coupure C'1 et C'2 correspondent aux deux bords C1 et C2 de la coupelle C. Le faisceau comporte à sa partie centrale un "trou noir" O' correspondant à l'ouverture O du réflecteur. Sur la fig. lb, on voit la projection sur un écran du faisceau de route issu de FR et renvoyé par l'ensemble de la surface S du réflecteur. On remarquera, pour ce faisceau également, la présence du trou noir O' correspondant à l'ou- verture 0. De façon classique, les diverses zones de la surface réfléchissante parabolique S interviennent différemment pour la création des différents faisceaux. Sur le réflecteur, on peut distinguer trois zones. Une première zone I est consti- tuée par la moitié supérieure du réflecteur, au-dessus du plan horizontal h-h passant sensiblement par son axe a-a. Une se- conde zone II du réflecteur est située dans sa partie droite en-dessous du plan horizontal h-h, et au-dessus d'un demi-plan de coupure i, incliné vers le bas (par exemple de 150 environ). 7 2460442 Une troisième zone III occupe le reste de la partie inférieure du réflecteur. Le faisceau de "route" est constitué par l'en- semble des trois zones du réflecteur. Le faisceau de "croisement", lui, est constitué uni- quement par les zones I et II, la zone II créant la partie hau- te II' du faisceau (au-dessus du demi-plan i sur la fig. la). Selon l'invention, on conserve, autant que faire se peut, la surface parabolique de base S ainsi définie, mais on y applique à titre'de moyens optiques, d'une part des "stries de réflecteur", d'autre part des "secteurs décalés'1. Le problème à résoudre est alors, à partir des faisceaux bruts donnant les éclairements des figs. la et lb, d'obtenir des faisceaux satis- faisants. On constate selon l'invention qu'un faisceau satisfai- sant peut toujours être obtenu par des moyens optiques permet- tant d'accomplir un nombre limité de fonctions. En ce qui concerne le faisceau de croisement (fig. 2a), on constate qu'on obtient un faisceau satisfaisant, comportant notamment la disparition du trou noir O' si l'on sait donner au faisceau, notamment dans sa partie gauche, une déviation hori- zontale représentée par la flèche DH, et si on sait lui donner aussi, dans sa partie haute à droite, une déviation oblique re- présentée par la flèche DO. En ce qui concerne le faisceau de "route" (fig. 2b), on constate qu'il est notablement amélioré si on sait donner au ra- yon lumineux une déviation radiale telle que R. On remarquera d'ailleurs que la déviation oblique DO, précédemment définie, est assimilable à une déviation radiale (en direction de l'axe a-a). La "strie de réflecteur" selon l'invention est une structure nouvelle, et facilement réalisable, permettant de donner aux rayons lumineux une déviation D, soit une déviation horizontale du type DH, soit une déviation oblique du type DO. Pour simplifier l'exposé, on traitera simplement de la déviation horizontale DH, étant bien entendu qu'on peut obtenir une dévia- tion dans n'importe quel sens, en changeant le sens de la strie de réflecteur. Pour cette définition, on se référera aux figs. 3a, 3b, 3c. La"strie de réflecteur" de déviation horizontale, 8 2460442 DH, est obtenue de la façon suivante, par rapport à la surface parabolique S qui sert de référence, Son contour est déterminé par la section de la surface parabolique de référence S par deux plans verticaux de contour V et V2, Ces plans coupent la sur- face parabolique de référence selon deux paraboles P1 et P2 ayant la même focale f, qui est la focale de la surface parabolique de référence S. Les deux paraboles P1 et P2 sont ainsi identiques. Si, dans le plan horizontal axial C-C (fig.3c),on passe d'un point A1 de P1 à un point A2 et P2 en suivant un chemin ou courbe c, dans tous les plans horizontaux parallèles à C-C, on passera de même, par un même chemin c d'un point de P1 à un point de P2, La strie de réflecteur selon l'invention est un élément dévia- teur s'étendant verticalement entre les plans V et V2, et dont la section horizontale est invariable d'un bout de la strie à l'autre, et se présente comme un arc de courbe c (petit arc de cercle par exemple) formant relief sur la surface parabolique de référence (fig. 3ú). Autrement dit, la strie de réflecteur selon l'in- vention est engendrée par l'arc de courbe c, horizontal, se dé- plaçant en translation en restant toujours horizontal, et en s'appuyant toujours sur ses deux extrémités sur les deux para- boles P1 et P2 correspondant aux intersections de la surface parabolique de base par les-deux plans verticaux V1 et V20 Au- trement dit encore, la surface de la strie de réflecteur est une surface dont la courbe directrice est un arc tel que c et dont les génératrices sont des paraboles tels que P1 et P 2 On comprend facilement (fig.3c) que la présence, sur la surface réfléchissante S, d'un relief de strie de section c, produit, par rapport aux propriétés réfléchissantes de la surface parabolique de base S, un effet de déviation horizontale, perpen- diculaire à la direction générale de la strie. Cette déviation est sensiblement la même dans tous les plans horizontaux. La fig0 3d montre le trajet des rayons lumineux horizontaux issus de F.; le pinceau qui frappe la strie c est renvoyé par elle avec une dis- persion horizontale DH0 On a ainsi défini ci-dessus un nouvel élément intégré à une surface réfléchissante parabolique de base,produisant un effet de déviation dans toute direction souhaitée et propre, par conséquent,à accomplir la fonction de déviation DH ou la fonction DO. On remarquera en effet qu'une telle strie permet des 9 22460442 déviations en tout sens, la déviation étant perpendiculaire au sens général de la strie. On remarquera en outre que la réalisation d'une telle strie est très facile, puisqu'il suffit de tracer, sur le moule parabolique mâle traditionnel correspondant à la surface S, l'empreinte d'un outil ayant une section de coupe correspondant à l'arc c, l'outil suivant par ailleurs, sur la surface paraboli- que, à ses deux extrémités, les tracés correspondants aux para- boles P et P2- De telles stries de réflecteur selon l'invention peu- vent ainsi être très facilement réalisées dans les zones de mi- roir o elles sont utiles. On va maintenant définir le second moyen optique utili- sé conformément à l'invention, constitué par les secteurs déca- lés. De tels moyens servent essentiellement à des déplacements radiaux (fonction R, ou fonction DO). On se référera d'abord à l'utilisation de décalages de secteurs dans la zone II du ré- flecteur, pour accomplir la fonction DO. Les figs. 4a, 4b et 4c illustrent divers modes de réalisation. La surface parabolique de base S, prise comme référence, a son foyer en F, légèrement en arrière, de l'extrémité arrière du filament de croisement Fc Pour accomplir la fonction R, il s'agit, dans les zones intéres- sées du réflecteur, de déplacer certains secteurs, pour que leur foyer vienne en Fl au voisinage de la partie arrière du fi- lament de croisement Fc, à une distance e de F. Pour le décalage par secteurs, trois solutions équiva- lentes s'ont proposées, conformément à l'invention. Dans le cas de la fig. ha, on transforme le secteur intéressé en changeant sa distance focale. La surface paraboli- que de base correspondant à une parabole p, de focale f et de foyer F, on y substitue une autre surface parabolique, Pi, ayant même sommet, ayant pour focales f + e, et ayant ainsi son foyer en F1. Dans le cas de la fig. 4b, on décale uniformément selon une translation e parallèlement à l'axe a-a, la parabole p et tout le secteur intéressé, de façon à l'amener à occuper une po- sition pl de foyer en F1. Dans la solution de la fig. 4c, on dispose, dans le 2460442 secteur intéressé, d'une succession d'échelons pl, p2, p3, ayant tous leur foyer en F1. Ainsi, pour améliorer le faisceau de croisement, on est amené, selon l'invention, à disposer dessecteurs décalés (par rapport à la surface parabolique de référence) dans la zone II. Par "secteur", on entend, bien entendu, des portions de surface délimitées par des plans axiaux passant par a-a. On va enfin décrire la mise en oeuvre de secteurs décalés pour améliorer le faisceau de route, en accomplissant la fonction de déplacement radial R. On met en oeuvre, selon l'invention, là aussi, des secteurs décalés. Pour ces secteurs, situés dans la zone III, il s'agit de faire coïncider leur foyer F2 avec le milieu du faisceau "route" Fr. Il s'agit autrement dit, de déplacer le foyer F pour les secteurs intéressés. Si l'on appelle e, comme précédemment, le décalage à réaliser, on peut y arriver, comme précédemment, de trois manières différen- tes Dans le mode de réalisation illustrée à la fig. 5a, on donne aux secteurs considérés une parabole génératrice P1 dont le sommet est le même que celui de la parabole p de la surface parabolique de référence, mais dont la focale est égale à f moins e, ce qui amène le foyer du secteur intéressé au milieu du fila- ment Fr. Dans le cas de la fig. 5b, on translate comme précédem- ment la parabole de base de p en pl, sur une distance de trans- *lation e. Dans le cas de la fig. 5c, on dispose, pour le secteur intéressé, plusieurs échelons pi, p2, p3 dont les foyers se si- tuent en F2 au milieu du filament de route Fr. Ainsi, on peut, en utilisant des secteurs décalés (par rapport à la surface parabolique de référence) accomplir les fonctions R de déplacement radial des images. Dans tous les cas, on peut ainsi définir une structure de réflecteur, à partir de la structure parabolique de base, faisant intervenir les deux types d'éléments optiques (stries de réflecteur et secteurs décalés) conformément à l'invention. Bien entendu, on peut utiliser les deux éléments dé- viateurs à la fois, pour cumuler leurs effets. On aura ainsi il 2460442 des "stries de réflecteur" sur des secteurs décalés. La fig. 6 illustre une telle réalisation: elle montre en vue de l'avant, un réflecteur dont la zone supérieure I est munie de stries de déviation horizontale réparties en trois groupes dhl, dh2, dh3. La zone II est constituée de trois secteurs décalés, Si, S2, S3. Le secteur S2 est muni de stries de déviation Sd. Dans ce cas, les secteurs et les stries coopèrent ensemble à l'accomplissement de la fonction DO. Enfin, la zone III du réflecteur est munie de secteurs décalés S4, S5, S6, munis de stries de déviation. Là aussi, les secteurs décalés et les stries coopèrent à l'accomplissement op- timal de la fonction R. Bien entendu, le mode de réalisation préférentiel qui a été donné dans un cas particulier n'est qu'un exemple. Et l'invention est susceptible de nombreuses autres réalisations. En particulier, il doit être entendu que, dans certains cas, les stries de réflecteur peuvent être employées seules, dans le cas o une simple déviation latérale (et non radiale) des images est suffisante pour obtenir un faisceau satisfaisant. D'autre part le contour des stries est de préférence défini par la section de la surface parabolique de base par deux plans parallèles adja- cents (c'est-à-dire rapprochés l'un de l'autre), mais il peut être défini par deux surfaces adjacentes parallèles quelconques. 12 2460442 REVENDICATIONS 1) Un projecteur, notamment pour véhicule automobile, du type comportant un réflecteur, au moins une source lumineuse et une glace de fermeture disposée à l'avant du réflecteur, ca- ractérisé en ce que le réflecteur comporte une surface réflé- chissante dont la surface de base est une surface parabolique de révolution autour d'un axe et munie de stries de déviation allon- gées dont la section dans une direction de plan axial reste cons- tante d'un bout à l'autre de la strie, de telle sorte que les stries introduisent une déviation systématique des rayons lumi- neux dans ladite direction de plan. 2) Un projecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le contour de chaque strie est délimité par la section de la surface de base par deux plans parallèles adjacents per- pendiculaires à ladite direction de plan. 3) Un projecteur selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que sa surface réfléchissante comporte au moins un secteur parabolique décalé par rapport à la surface de base de façon que son foyer soit décalé par rapport à celui de la surface de base, de telle sorte que le décalage introduit, pour le secteur intéressé, une déviation systématique des rayons lumineux en direction radiale (axiale). 4) Un projecteur selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte un filament de route en arrière du foyer de la surface de base, un filament de croisement en avant de ce foyer, en ce que la surface réfléchissante de son réflecteur porte des stries de déviation horizontale pour dévier les rayons du fais- ceau de croisement, et en ce qu'elle comporte des secteurs déca- lés pour agir au moins sur les rayons du faisceau de route. 5) Un projecteur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que sa glace est lisse. 6) Les réflecteurs à stries allongées et secteurs déca- lés pour projecteurs selon l'une des revendications 1 à 5.