Brevet FR2486200A1 — publié le 19820108

La présente invention concerne le domaine des réflecteurs optiques et des lampes à réflecteur. Un type général de lampe à réflecteur comprend un réflecteur concave ayant un contour parabolique par rap- port à un foyer, de manière à réfléchir vers l'avant la lumière émise par une source lumineuse se trouvant au foyer. La section droite du réflecteur est habituelle- ment circulaire, le diamètre de celui-ci variant en fonc- tion de la distance par rapport au foyer. En outre, un cône de rayons lumineux issu directement de la source lumineuse se trouvant au foyer traverse, sans être réflé- chi, l'avant du réflecteur, l'angle de ce cône de rayons étant déterminé et défini par le bord antérieur du réflec- teur. Les rayons lumineux du cône de rayons qui divergent le plus, c'està-dire les rayons passant relativement près du bord du réflecteur,ont une direction ayant une compo- sante latérale si grande qu'ils tombent en dehors du dia- gramme lumineux souhaité et sont donc perdus. On peut di- minuer cette perte de lumière et améliorer l'efficacité optique en rendant le réflecteur plus profond (plus long) de manière à réfléchir relativement davantage la lumière dans la direction souhaitée et à rendre plus étroit le cône de lumière qui n'est pas réfléchi, ce qui réduit la quantité de lumière divergente perdue. Mais il y a des limitations pratiques à l'augmentation de la profondeur du réflecteur, tel que le coût, le poids et la gêne à l'u- tiliser. De plus, pour un diamètre maximum donné, le foyer se déplace d'autant plus vers la face arrière que le ré- flecteur est plus profond, ce qui complique la mise en place de la source lumineuse et,si celle-ci est un fila- ment, il se produit un noircissement accéléré de la région proche de l'arrière du réflecteur dû à l'évaporation du matériau constituant le filament (habituellement du tungs- tène). On peut modérer ce noircissement accéléré en pré- voyant une cavité concave à la partie arrière du réflec- teur avec l'inconvénient de réduire l'efficacité optique. On a dessiné des réflecteurs ayant des associations de formes paraboliques et sphériques. C'est ainsi par exemple qu'au brevet des Etats-Unis d'Amérique 2 629 046, on décrit un réflecteur ayant un tronçon antérieur parabo- lique, un tronçon intermédiaire sphérique et un tronçon postérieur sphérique. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique No. 1 799 711 décrit un réflecteur pour phare de véhicule automobile ayant un tronçon antérieur parabolique, un tronçon intermédiaire sphérique et un tronçon postérieur parabolique, ces tronçons étant inclinés l'un par rapport à l'autre de manière à avoir des foyers différents. On a proposé d'autres formes de réflecteur, tellesqu'une lampe à réflecteur ellipso5dale décrite au brevet des Etats-Unis d'Amérique 4 041 344. L'invention vise un réflecteur et une lampe à réflecteur ayant une efficacité optique améliorée,qui permet de faire en sorte que la consommation d'énergie soit plus faible tout en ayant encore une lampe de forme raisonnablement ramassée. L'invention a pour objet un réflecteur et une lampe ayant un réflecteur qui a un tronçon antérieur pa- rabolique, un tronçon intermédiaire sphérique et un tronçon postérieur parabolique, chacun des tronçons du réflecteur ayant le même foyer commun, les tronçons du réflecteur ayant des dimensions telles que tous les ra- yons lumineux ou pratiquement tous les rayons lumineux qui, provenant d'une source lumineuse se trouvant au foyer, sont réfléchis par le tronçon intermédiaire sphé- rique, soient réfléchis à nouveau par le tronçon anté- rieur parabolique. Au dessin annexé, donné uniquement à titre d'exem- ple: La figure 1 est une vue en plan d'une lampe à réflecteur suivant un mode de réalisation préféré de l'invention, et La figure 2 est une vue en coupe suivant la ligne II-II de la figure 1. Un mode de réalisation préféré de l'invention,tel que représenté au dessin,comprend une lampe à réflecteur ayant un réflecteur 11 concave conformé de manière à avoir un tronçon 12 antérieur qui a un contour parabolique par rapport à un foyer 13, un tronçon 14 intermédiaire qui a un contour sphérique par rapport au foyer 13 et un tron- çon 15 postérieur qui a un contour parabolique par rap- port au foyer 13. La section droite du réflecteur 11 per- pendiculairement à son axe optique principal est circulai- re, comme illustré à la figure 1. Ainsi chacun des trois -tronçons de réflecteur est défini par une surface de révo- lution engendrée par une courbe parabolique ou circulaire, Un filament 16 est centré au foyer 13 et,de préférence, se trouve dans le plan 17 de troncature mutuelle à la jonc- tion du tronçon 12 antérieur et du tronçon 14 intermédiai- re, comme illustré au dessin ou au voisinage de ce plan. On peut utiliser d'autres sources lumineuses au lieu du filament 16, telle qu'une lampe incandescente à halogène à cycle de régénération ou une lampe à décharge en arc. On peut placer ou sceller sur l'ouverture anté- rieure du réflecteur 11, en vue de protéger la surface réfléchissante et de la maintenir propre, et/ou en vue de modifier le diagramme lumineux, des moyens à lentille, tels qu'une lentille conformée en conséquence ou une plaque 20 de couverture et cela est nécessaire si la source lumineuse est un filament 16 nu dans le réflec- teur. Le réflecteur 11 peut être en verre moulé, sa sur- face intérieure étant revêtue d'aluminium ou d'argent afin de donner une surface réfléchissante et le filament 16 est de préférence en tungstène et est monté sur deux fils 18, 19 supports d'entrée du courant en une matière convenable, par exemple en molybdène. Les rayons lumineuxqui viennent de la source 16 lumineuse se trouvant au foyer 13 et qui arrivent sur le tronçon 12 antérieur parabolique,sont réfléchis,dans une direction allant généralement vers l'avant, comme indiqué par le trajet 21 de rayons lumineux. De même,des rayons lumineux, provenant du filament 16 et qui arrivent sur le tronçon 15 parabolique postérieur,sont réfléchis,d'une manière générale vers l'avant, comme indiqué par le trajet 22 de rayons lumineux. Une certaine quantité de lumière,relativement petite,provenant de la source 16 lumineuse n'est pas réfléchie par le réflecteur 11 et sort, de manière indésirable, en traversant l'ouverture anté- rieure du réflecteur, suivant un faisceau divergent, comme indiqué par le trajet 23 de rayons lumineux. La quantité relative de cette lumière est d'autant plus importante que le réflecteur s'étend davantage vers l'avant à partir du foyer. Suivant l'invention, le tronçon 14 sphérique in- termédiaire a des dimensions telles par rapport au tron- çon 12 parabolique antérieur que toute ou pratiquement toute la lumière, provenant de la source 16 lumineuse et qui arrive sur le tronçon 14 sphérique intermédiaire, est ainsi réfléchie dans une direction telle qu'elle arrive sur le tronçon 12 parabolique antérieur et est réfléchie ainsi à nouveau dans une direction allant d'une manière générale vers l'avant. C'est ainsi par exemple qu'un ra- yon lumineux 26,provenant de la source 16 lumineuse se trouvant au foyer 13 du réflecteur, arrive sur le tron- çon 14 intermédiaire sphérique et se réfléchit sur lui- même en passant par le foyer 13, puis arrive sur le tron- çon 12 parabolique frontal et se dirige vers l'avanc com- me indiqué par le trajet 27 de rayon lumineux. Un procédé préféré pour réaliser le réflecteur consiste à réaliser d'abord le tronçon 12 antérieur, puis le contour du tronçon 14 sphérique. Ensuiteon tire un trait depuis le bord 31 et passant par le foyer 13 jus- qu'au contour du' tronçon 14 intermédiaire; ce point d'in- tersection établit le plan 28 de jonction à l'arrière du tronçon 14 o il rejoint le tronçon 15 postérieur. Ainsi le rayon 26' lumineuxprovenant du foyer 13 et qui arri- ve sur le tronçon 14 intermédiaire sphérique, dans le plan 28 antérieur ou au voisinage de ce plan, est réfléchi sur lui-même en passant par le foyer 13 et arrive sur le tronçon 12 parabolique frontal au bord 31 frontal ou au voisinage de ce bord et est dirigé vers l'avant, comme indiqué en 27'. Suivant la terminologie de l'optique scientifique, la largeur de la courbe du réflecteur parabolique au fo- yer 13 est le paramètre ou latus rectum et est représentée au dessin par la ligne 17 à la figure 2, et le sommet est le point de la face arrière se trouvant directement der- rière le foyer 13. Le sommet du tronçon 12 antérieur parabolique est le point, qui se trouve sur ce tronçon, qui se trouverait directement derrière le foyer 13 si la courbure parabolique devait se continuer derrière le foyer 13. Ainsi le foyer 13 est relativement proche du sommet de la courbe parabolique antérieure et est sen- siblement plus éloigné du sommet de la courbe 15 posté- rieure parabolique. Le diamètre du tronçon 15 sphéri- que intermédiaire est sensiblement égal à la longueur du latus rectum de la courbe 12 antérieure parabolique. En raison de la forme élancée du filament 16, toute la lumière provenant des diverses parties du fila- ment n'est pas émise au foyer 13 et est donc réfléchie sous des angles légèrement différents en un point quel- conque du réflecteur. En conséquence,toute la lumière réfléchie par le tronçon 14 intermédiaire ne passera pas par le foyer 13. Il s'ensuit que les performances opti- ques du réflecteur seront quelque peu moindres par rap- port à celles qui auraient été obtenues à partir d'une source ponctuelle hypothétique au foyer 13. En outre, le faisceau provenant du réflecteur peut, ce qui constitue l'état de la technique pour de telles lampes, être en- core modifié par des lentilles et/ou par des diffuseurs pour obtenir une répartition de la lumière à une certaine distance de la lampe afin de satisfaire aux exigences im- posées à une lampe à éclairage dirigé ou à une lampe de projection, comme cela est communément requis dans l'in- dustrie de l'éclairage. Il reste vrai toutefois que la plus grande partie des avantages obtenus par le réflec- teur décrit ci-dessus, pour ce qui concerne une source ponctuelle, sera obtenue à l'aide d'un tel filament élan- cé et à l'aide des lentilles et/ou des moyens habituels de diffusion de la lumière. L'espacedéfini et entouré par le tronçon 14 in- termédiaire sphérique,fournit une cavité pour loger la source 16 lumineuse et met suffisamment à distance du filament 16 les faces réfléchissantes à la partie arriè- -re du réflecteur pour en minimiser le noircissement par la matière du filament qui s'évapore et l'invention réa- lise ceci,tout en conservant une efficacité optique sen- siblement aussi bonne que si tout le réflecteur avait uniquement une seule courbure parabolique. Comme l'invention procure un réflecteur dans le- quel toute la lumière réfléchie par le tronçon intermé- diaire est réfléchie à nouveau vers l'avant, comme cela est souhaité,par le tronçon parabolique antérieur, et n'est pas "perdue" en passant au-delà de la face anté- rieure suivant un diagramme divergent, le rendement op- tique amélioré permet de construire une lampe requiérant moins de puissance en watts pour une quantité donnée de lumière utile, ce qui contribue aux objectifs nationaux d'économie d'énergie. REVENDICATIONS 1. Réflecteur concave conformé de manière à fournir un tronçon (12) parabolique antérieur, un tron- çon (14) sphérique intermédiaire et un tronçon (15) pa- rabolique postérieur, caractérisé en ce que chacun de ces tronçons (12, 14, 15) a un même foyer commun et a des dimensions telles que pratiquement tous les rayons lumineux qui, en provenance d'une source (16) lumineuse se trouvant en ce foyer, sont réfléchis par le tronçon (14) sphérique intermédiaire, soient réfléchis à nou- veau par le tronçon (12) parabolique antérieur. 2. Réflecteur suivant la revendication 1, carac- térisé en ce que le tronçon (12) parabolique antérieur a une profondeur telle que les rayons lumineux réfléchis adjacents à l'arrière du tronçon (14) sphérique intermé- diaire soient réfléchis à nouveau par la surface du ré- flecteur adjacente au bord intérieur du tronçon (12) pa- rabolique antérieur. 3. Réflecteur suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le foyer (13) se trouve dans le plan défini par la troncature mutuelle à la jonction du tronçon (12) antérieur et du tronçon (14) intermédiaire ou au voisinage de ce plan. 4. Lampe, caractérisée en ce qu'elle comprend le réflecteur suivant l'une des revendications 1 à 3 et une source (16) lumineuse centrée au foyer (13). 5. Lampe suivant la revendication 4, caractérisée en ce que le tronçon (12) parabolique antérieur a une profondeur telle que des rayons lumineux réfléchis au voisinage de l'arrière du tronçon (14) sphérique inter- médiaire soient réfléchis à nouveau au voisinage du bord antérieur du tronçon (12) parabolique antérieur. 6. Lampe suivant la revendication 4 ou 5, carac- térisée en ce que la source (16) lumineuse se trouve dans un plan défini par la troncature mutuelle à la jonction du tronçon (12) antérieur et du tronçon (14) intermé- diaire ou au voisinage de ce plan. 7. Lampe, caractérisée en ce qu'elle comprend un réflecteur concave ayant un tronçon (12) antérieur défini par la surface de révolution d'une première cour- be parabolique dont le foyer (13) est relativement pro- che du sommet, la surface se terminant sensiblement à son latus rectum (17); un tronçon (14) intermédiaire de configuration sphérique ayant son centre au foyer (13) du tronçon (12) antérieur et un diamètre sensible- ment égal à la longueur du latus rectum (17); et un tronçon (15) postérieur défini par une surface de révo- lution d'une seconde courbe parabolique dont le foyer est sensiblement plus éloigné de son sommet que ce n'est le cas pour la première courbe parabolique, les deux foyers coïncidant sensiblement, le tronçon (15) posté- rieur se terminant au cercle de jonction avec le tron- çon (14) sphérique intermédiaire de manière à ce qu'un rayon provenant du foyer (13) et allant vers n'importe quel point le long du cercle de jonction soit réfléchi vers le bord éloigné du tronçon (12) antérieur, des moyens à lentille étant fixés au bord éloigné du tron- çon (12) antérieur; et une source (16) lumineuse est placée sensiblement au foyer (13) qui coïncide pour les trois tronçons (12, 14, 15). 8. Lampe suivant la revendication 7, caractérisée en ce que la source (16) lumineuse comprend un filament élancé se trouvant sensiblement dans le plan du latus rectum (17).