Brevet FR2498297A1 — publié le 19820723

La présente invention concerne les projecteurs pour véhicules autowsbiles, destinés 3 former un faisceau de croisement (éclairage "code"). Plus précisé"ent, la présente invention concerne les projecteurs de croisement du type comportant un réflecteur ou miroir parabolique coopérant avec une source lumineuse. le plus souvent, la source lumineuse est disposée dans l'axe du réflecteur parabolique et légèrent en avant de son foyer. C'est par exemple le cas des projecteurs de croisement rmnis d'une lampe à iode du type dit H1. le filament de la lampe est disposé à l'intérieur d'un ballon en verre sensiblement cylindrique en s'étendant longitudinalement dans l'axe optique du réflecteur parabolique. Avec une telle disposition relative du réflecteur et de la larpe, le faisceau de croisement est réalisé de la façon suivante: on associe à la lame une coupelle d'occultation qui entoure la partie inférieure du ballon de la lampe en interceptant les rayons lumineux issus de la lampe et allant en direction de la partie inférieure du réflecteur. La coupelle, généralement mate et noire, ne laisse ainsi passer en direction du réflecteur que des rayons lumineux qui sont renvoyés par le réflecteur avec une direction non éblouissante. les bords de la coupelle réalisent ainsi la délimitation du faisceau finalement émis par le projecteur: ce faisceau est caractérisé par une coupure, c'est-3-dire une limite directionnelle audelà de laquelle les rayons lumineux ne montent pas. La limite de coupure est le plus souvent constituée, dans le cas de la circulation à droite, par un demi-plan gauche sensiblement horizontal et par un demi-plan droit légèrement incliné en montant depuis l'axe du projecteur. La figure 1 représente schématiquement la disposition traditionnelle. I1 s'agit d'une coupe verticale transversale vue de l'avant du ballon de la lampe L et de la coupelle. le filament F de la lampe est dans l'axe AA du projecteur. I1 est entouré par le ballon B, en verre, de la larme. La coupelle d'occultation C s'étend en-dessous du ballon. Elle est mate et noire. les bords droit et gauche Bd et Bg de la coupelle définissent la limite de coupure.Sur un écran à vingt-cinq mètres, le faisceau de croisement ainsi délimité apparait oomme on le voit à la figure 2, c'est-à-dire sous la forme d'une plage lumineuse (hachurée sur la figure) qui ne s'étend pas au-delà de deux demi-plans B'g et B'd, cette configuration étant typique d'un faisceau de croisement classique. Bien qu'une telle disposition soit traditionnelle, elle n'est pas sans présenter certains inconvénients: D'une part, la coupelle d'occultation ne joue aucun rôle optique, si ce n'est icelui d'un écran. le flux qui est intercepté par cette coupelle est emis en pure perte par la lampe. Bien plus, il entraine des échauffements intempestifs de la coupelle et de la laMpe, qui sont parfois nuisibles à la durée de vie de la larme et du projecteur. D'autre part, lorsque le projecteur est éteint, la présence de la touselle absorbante fait que le projecteur apparat sombre à la lumière du jour pour un observateur extérieur; une telle apparence n'est pas très heureuse sur le plan du style. La présente invention propose, pour les projecteurs du type précité, une nouvelle structure de coupelle Permettant de remisier aux inconvénients précités, c'est-à-dire d'obtenir une bien meilleure utilisation du flux lumineux émis par la lampe, et d'améliorer l'aspect du projecteur éteint, vu de l'extérieur. Le moyen général de l'invention réside dans le fait de donner à la coupelle une surface interne refléchissante avec une forme qui, sans modification sensible des bords qui définissent la coupure, produit une réfection des rayons lumineux dans des directions privilé- giées, allant vers la partie supéfleure du réflecteur, notamment en évitant le ballon de la lampe. Avantageusement, selon l'invention, la forme de la coupelle est telle qu'elle donne au moins une image du filament de la lampe à l'extérieur de son ballon, cette image étant de préférence parallèle au filament lui-même. De préférence, pour maintenir la necessaire symétrie du faisceau, la forme de la coupelle est choisie pour qu'elle donne lieu à la formation de deux images du filament de part et d'autre du ballon de la larme, ces deux images étant pratiquement dans le neige plan horizontal que le filament lui-même, à gauche et à droite du ballon de la lampe et au voisinage de celui-ci. Pour obtenir un filament-image, une fonte optimale de coupelle comprend un ellipsoide de révolution ayant son premier foyer sur le filament, et son autre foyer à l'extérieur du ballon dans le même plan horizontal que le filament lui-même. De préférence, la coupelle prend deux portions d'ellipso1des, s'détendant symétriquement de part et d'autre du plan vertical axial du projecteur, chacun des deux ellipsoldes ayant un foyer sur le filament, et l'autre foyer à l'extrieur du ballon dans le plan horizontal du filament (pour un ellipsolde à gauche du ballon, pour l'autre à droite). La coupelle est de préférence réalisée dans un bloc de métal, les surfaces réfléctissantes étant obtenues par polissage. On sait que le polissage est particulièrement facile à reali- ser par des techniques classiques dans le cas de surfaces sphériques. C'est pourquoi, en variante, la coupelle porte non pas deux sections d'ellipsoldes de révolution, difficiles à réaliser par polissage, mais bien deux sections sphériques dont les centres sont disposés dans le plan horizontal du filament de part et d'autre du ballon. Dans tous les cas, on dispose ainsi, pour coopérer avec la partie supérieure du réflecteur parabolique, non seulement du fila ment-objet, lui-Teme, comme dans la technique antérieure, mais aussi d'au moins un, et de préférence deux filaieents-in"ages, ce qui aug mente le flux utile renvoyé par le réflecteur parabolique pour oons tituer le faisceau de croisement. Comme on l'a dit, les filaments-images sont disposés en dehors du ballon de la lampe, parallèlenent au filament-objet situé dans l'axe du réflecteur. I1 peut être avantageux, comme on le verra par la suite, que les filaments-images soient légèrement en avant du filament-objet. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront à la lecture de la description qui va suivre, en se référant aux dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, et sur lesquels,les figures 1 et 2 ayant déjà été définies: - la figure 3 représente la coupelle à deux sections ellipsol- dales, selon l'invention. - la figure 3a représente une variante de réalisation de cette coupelle, - la figure 3b précise l'auverture directionnelle des faisceaux obtenus par réflection sur une telle coupelle, - la figure 4 représente une coupelle à deux sections sphériques facilement réalisable par polissage, - la figure 5 représente l'éclairement d'un réflecteur parabo- lique coopérant avec la nouvelle coupelle selon l'invention, - la figure 6 est une coupe axiale schématique du réflecteur montrant différentes zones M, M2, M3 de ce réflecteur et la figure 6a montre les images correspondant à ces différentes zones sur un écran à vingt-cinq mètres, - les figures 7a, 7b, 7c montrent l'eclairement global obtenu selon l'invention sur un écran à vingt-cinq mètres, pour trois écarts différents des filaments-images par rapport au filament-objet, - la figure 8 représente le réflecteur en coupe horizontale et trois filaments parallèles adjacents, la figure 8a représentant des images de ces filaments sur un écran à vingt-cinq mètres, - les figures 9 et 9a sont homologues des figures 8 et 8a pour des filaments parallèles décalés. La figure 3 représente en coupe verticale transversale la nouvelle coupelle selon l'invention, dans un premier itode de réalisation. Cette coupelle C, qui est disposée autour du ballon B conte- nant le filament F, est constituée de deux sections d'ellipsoidoa, 100 et 200, dont les centres C1 et C2 sont situés pratiquement sur la paroi du ballon B, dans le plan horizontal du filament F. les deux sections 100 et 200 se recoupent selon un cercle d'intersection 300 dont le point bas est référence 301. Comme on le voit sur la figure 3, les rayons lumineux issus de F et renvoyés par les deux sections 100 et 200 de la coupelle sont dirigés vers le haut et n'intersectent pas le ballon B. Dans ce mode de réalisation, ils passent au plus près du ballon B; la section 100 comporte une zone 110 d'ouverture t qui peut donner lieu à des rayons parasites venant frapper le ballon B. L'importance de cette zone 110 peut être diminuée, comme représenté sur la figure 3a, si l'on écarte les centres C1 et C2 loin du ballon B. La figure 3b montre les angles d'ouverture maximale 0(1 et &alpha;2 des faisceaux réfléchis passant par les filaments-images F1 et F2. Lorsque, pour des facilités de réalisation, comme on l'a indique plus haut, on réalise la coupelle en deux sections sphériques, on obtient la forme définie à la figure 4: les sections 100 et 200 des coupelles qui y sont représentées sont des sections sphe- riques ayant respectivement pour centres C1 et C2 de part et d'autre du filament F. De telles sections réfléchissantes donnent lieu à des filaments-images F1 et F2 à l'extérieur du ballon B.Si on appelle d la distance horizontale C1F et C2F, r le rayon du ballon B de la lampe et R le rayon des sections sphériques 100 et 200, on démontre que l'ouverture angulaire t de la zone 110, susceptible de donner lieu à des rayons parasites venant heurter les parois du ballon B, se définit par la formile: l = (R-d)r 2d Une telle formule rend compte de l'effet énoncé cidessus à propos des figures 3 et 3a, selon lequel un plus grand écartement des filaments-images permet de réduire l'importance de la zone parasite 110. Avec une coupelle réfléchissante du type defini aux figures 3, 3a et 4, on dispose donc, pour coopérer avec la partie supérieure du réflecteur parabolique, d'une nouvelle source de lumière composée de trois filaments F, F1 et F2 dont deux (F1 et F2) sont directifs. En effet, les deux filaments-images F1 et F, créent un rayonnement vers le haut du miroir avec des angles limites 1 et &alpha;2 déterminés par la géométrie de la coupelle, tomme on l'a expliqué à propos de la figure 3b. En conséquence, selon la zone intéressée, la partie superieu- re du réflecteur parabolique se trouve frappée soit par des rayons émanant 3 la fois du filament-objet F et des deux filaments-images F1 et F2, soit par des rayons emanant du filament-objet et d'un seul filament-image, soit par des rayons émanant du seul filament-objet. La figure 5, qui représente schématiquement en vue de face le réflecteur parabolique 500 de foyer f, illustre cette disposition. Dans une région centrale 400, doublement hachurez, le réflecteur est frappé par des rayons émanant des trois filaments. Dans deux regions intermédiaires 410, simplement hachurées, le réflecteur 500 est frap- pé par des rayons émanant du filament-objet et d'un seul filamentimage. Dans les régions extrêmes 420, figurées en pointillés, il n'est frappé que par des rayons émanant du seul filament-objet. D'autre part, si l'on s'intéresse aux images élémentaires formées par des zones du réflecteur 500, elles donnent lieu à des images des différents filaments et l'écartement des images varie selon la zone. La figure 6 représente schématiquement une coupe axiale horizontale du réflecteur 500, en distinguant trois zones de réflecteur M1, M2 et M3 d'où l'on voit respectivettent l'écart entre deux filaments adjacents sous les angles 01, #2 et #3. la figure 6a représente sur un écran à vingt-mètres les trois images des trois filaments obtenus dans les trois cas, On voit que I 'écartement des images varie selon les zones du réflecteur. La projection du faisceau de croisement obtenu avec la cou- pelle selon l'invention sur un écran à vingt-cinq mètres est consti- tuée par la totalité des images projetées par toutes les zones du réflecteur recevant les rayons lumineux de un ou plusieurs filaments (ensemble des régions 400, 410 et 420 de la figure 5). les figures 7a, 7b et 7c représente une telle projection, pour differentes dispositions relatives des filaments-images É et F2 par rapport au filament-objet F. Ces projections sont à comparer à celles de la figure 2 qui est la projection sur un écran d'un faisceau de croisement classique. On constate que la lumière supplementaire apportée sur l'écran par la coupelle réfléchissante selon l'invention se place autour de la projection classique, dans une disposition annulaire. Sur les trois figures 7a, 7b et 7c on a représenté la projection surplémentaire en traits hachurés, alors que la projection classique est représentée en pointillés. On voit que dans tous les cas la projection annulaire supplémentaire vient au-dessus de la projection classique d'une valeur verticale h. D'autre part, selon la valeur de l'écart d séparant F de F1 et F2, la projection annulaire supplémentaire est plus ou noins écartée de la projection classique. Dans le cas de la figure 7a, les deux projections se chevauchent, 1 'écart d étant faible. Dans le cas de la figure 7b, les projections sont exactement juxtaposées, l'écart d étant moyen. Dans le cas de la figure 7c, pour un ecart d relativement grand, les deux projections sont séparées. On voit dans tous les cas que le faisceau de croisement obtenu par la coupelle selon l'invention comporte un flux lumineux plus important que le faisceau classique. La disposition des figures 7a, 7b et 7c est obtenue avec une disposition relative des filaments-images par rapport au filamentobjet telle que représentée à la figure 8 qui est une coupe horizontale schematique du réflecteur et qui montre que les filaments-images F1 et F2 sont définis par de sinoples translations à gauche et à droite dans le plan horizontal du filament-objet F. le relèvent de la valeur h de la projection supplementaire par rapport à la projection classique s'duplique, tomme on le voit à la figure 8a par l'existence d'images telles que F'1 dépassant le niveau supérieur N de la ooupure sur un écran à vingt-cinq mètres. Si l'on veut ramener toutes les images en-dessous du niveau normal N de la coupure, c'est-à-dire, en pratique, supprimer le déca- lage vertical h entre la projection supplémentaire de la projection classique, il suffit, carme représenté à la figure 9, qui est une coupe horizontale schématique du réflecteur de déplacer légèrement vers l'avant les filaments-images F1 et F2 par rapport au filamentobjet F. Dans ce cas, tomme on le voit à la figure 9a, toutes les images F', F'1, F'2 données par toutes les zones du réflecteur se trouvent en-dessous du niveau normal N de la coupure. C'est dire que le décalage vertical h se trouve supprimé. Grâce à cette disposition, on réalise l'utilisation optimale du flux supplementaire récupéré grâce à la coupelle réfléchissante selon l'invention. Des calculs théoriques, confinés par des expériences, montrent que le faisceau de croisement optimal selon 1 'in- vention est obtenu avec des sections sphériques de coupelles dont les centres C1 et C2 sont situés au niveau axial de l'extrémité antérieure du filaitentobjet F. Cette constitution préférée fait partie intégrante de 1 lin- vention. Dans un tel gode de réalisation préférée, on constate, par rapport aux solutions de la technique antérieure, un gain en flux de l'ordre de trente à cinquante pour cent suivant que le réflecteur parabolique a une ouverture rectangulaire ou ronde. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux rodes de réa lisation décrits, mais s'étend à toute variante oonforme à son esprit. En particulier, le moyen général de l'invention étant une coupelle réfléchissante dont la forme donne lieu à la création d'au moines un filament-image utile, il doit être entendu que les exemples de fila ments-images qui ont été donnés ci-dessus, pour être préférentiels, n'en sont pas limitatifs. De même, si l'invention a été expliquée dans le contexte d'un projecteur colportant un réflecteur parabolique et un filament axial légèrement en avant du foyer de ce réflecteur, on comprend facilement qu'elle s'applique également à d'autres dispositions de filaments par rapport au foyer du réflecteur et a d'autres orientations de fila mentis, notamment aux cas des filaments transversaux. L'invention s'applique ainsi à tous types connus de projec- teurs de croisement dans lesquels une coupelle extérieure à la lampe est utilisée en tant qu'écran pour réaliser la coupure constitutive du faisceau de croisement. REVENDICATIONS 1) Un projecteur de croisement, du type comportant un réflecteur (500), une larme (L) et une coupelle d'occultation (C) coopérant entre eux pour créer un faisceau de croisement dont la limite de coupure est définie par les bords de la coupelle, caractérisé en ce que la coupelle (100, 200) a une surface interne réfléchissante avec une forure qui, sans indification sensible des bords qui définissent classiquement la coupure, produit une réfection de rayons lumineux utiles dans des directions privilégiées, allant vers la partie supérieure du réflecteur, notamment en évitant le ballon (B) de la lampe. 2) Un projecteur de croisement selon la revendication-l, caractérisé en ce que le réflecteur (500) étant parabolique et la lanpe (L) comportant un filament axial (F) légèrement en avant du foyer du réflecteur, la forme de la coupelle (100, 200) est telle qu'elle donne au moins une image du filament (F) de la lampe à l'extérieur de son ballon (B). 3) Un projecteur de croisement selon la revendication 2, ca caractérisé en oe que la coupelle donne lieu à la formation de deux images (F1 et F2) du filament (F) de part et d'autre du ballon (B) de la lampe, ces deux images étant pratiquement dans le même plan horizontal que le filament lui-mSme, à gauche et à droite du ballon 4) Un projecteur de croisement selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que la surface de la coupelle (100, 200) est constituée de deux portions d'ellipsoldes, s'étendant symétrique ment de part et d'autre du plan vertical axial du projecteur, chacun des deux ellipsoides ayant un foyer sur le filament, et 1 'autre foyer à l'extérieur du ballon. 5) Un projecteur de croisement selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que la surface de la coupelle (100, 200) corporte deux sections sphériques. 6) Un projecteur de croisement selon la revendication 5, caractérisé en ce que les deux sections sphériques se raccordent dans le plan vertical axial (300) du projecteur. 7) Un projecteur de croisement selon l'une des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que les centres (C1, C2) des sections sphe- riques sont disposes dans le plan horizontal du filament (F) de part et d'autre du ballon (B). 8) Un projecteur de croisement selon la revendication 7, caractérisé en ce que les centres (C1, C2) des sections sphériques sont au niveau axial de l'extrémité antérieure du filament (F). 9) Un projecteur de croisement selon i'une des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que les deux sections sphériques ont le neume rayon (R).