Brevet FR2489930A1 — publié le 19820312

La présente invention est relative aux projecteurs catoptriques et le domaine d'application visé est, plus particuliârement, celui dans lequel les projecteurs ne peuvent pas être dissimulés à la vue et assurent de ce fait un éclairage direct, non masqué, par opposition aux projecteurs dissimulés qui assument une fonction d'éclairage indirect. Dans le domaine ci-dessus, les projecteurs catoptriques actuellement commercialisés sont tous construits de manière à posséder un réflecteur au centre duquel est placée une source lumineuse. Le réflecteur et cette source sont directement orientés dans la direction d'éclairement et sont ainsi en permanence visibles. Une telle structure constitue un inconvénient pour les utilisateurs car elle conduit à soumettre l'ensemble des organes sensibles de l'oeil à une agression permanente pouvant être la source de fatigues, de malaises, voire de lésions qui, dans certains cas, peuvent être irréversibles. L'objet de l'invention est de remédier à l'inconvénient ci-dessus en proposant un nouveau projecteur catoptrique particu- lièrement conçu pour dissimuler totalement la source lumineuse qu'il incorpore ainsi que le réflecteur chargé de renvoyer les rayons lumineux émis par cette source. Dans la plupart des cas, le rayon lumineux possède, par conséquent, un pouvoir d'éclairement équivalent, sinon supérieur, à celui des projecteurs connus alors que sa source d'émission est dissimulée aux regards. Un autre objet de l'invention est deprDposer un projecteur catoptrique qui soit à même de fournir un faisceau lumineux pouvant entre qualifié de concentré et à diffusion restreinte, permettant d'obtenir, à puissance égale, une qualité d'éclairement localisé supérieure à celle obtenue actuellement. Un objet supplémentaire de l'invention est de fournir un projecteur catoptrique qui possède une source lumineuse convenablement protégée des coups, chocs ou détériorations, susceptibles de lui être imposés par contact direct ou involontaire. Un objet supplémentaire de l'invention est de fournir un projecteur catoptrique qui soit particulièrement apte à etre monté sur des véhicules à la place des projecteurs actuèls, de manière à conférer de meilleures qualités d'éclairement avec une absence quasi totale d'éblouissement pour les personnes dont l'axe visuel est amené à rencontrer le faisceau éclairant émis. Un objet supplémentaire de l'inventon est de fournir, dans l'application ci-dessus, un éclairement dirigé supprimant toute diffusion ayant un caractère agressif pour l'oeil et évitant, de la sorte, les risques d'éblouissement soit direct, soit indirect. Un objet supplémentaire de l'invention est de fournir un projecteur catoptrique qui soit particulièrement apte à constituer un appareil d'optique pouvant être utilisé pour les véhicules possédant ordinairement deux projecteurs disposés de part et d'autre du plan médian longitudinal de symétrie. L'objet de l'invention est prévu, dans cette application particulière, pour permettre une orientation relative des faisceaux lumineux émis par de tels projectears, supprimant tout risque d'éblouissement direct ou indirect par les surfaces réfléchissantes pour les usagers se trouvant en situation de croisement par rapport au véhicule considéré. Pour atteindre les buts ci-dessus, l'objet de l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend - un réflecteur primaire parabolique de révolution, muni en son centre d'un support pour une source lumineuse, - un tube de direction possédant une extrêmité rec tangulaire ouverte et dont le plan longitudinal de symétrie correspondant à la longueur de cette ex trêmité fait un angle compris entre 20 et 1600 par rapport à l'axe de révolution du réflecteur primaire, - un réflecteur secondaire de forme générale courbe dont, la face concave est orientée à la fois vers le réflecteur primaire et vers le tube dans lequel ledit réflecteur secondaire assure une concentration des rayons qu'il réfléchit sur une ligne de concentration parallèle au plan de symétrie du tube et située en retrait de l'extrêmité ouverte, - et une source lumineuse comprenant un filament de forme générale linéaire, disposé en aval du foyer du réflecteur primaire selon le rayonnement réfléchi de ce dernier et s'étendant parallèlement au plan de symétrie du tube. Diverses autres caractéristiques de l'objet de l'invention ressortent de la description faite ci-dessous en référence aux dessins annexés qui montrent, a titre d'exemple non limitatif, une forme de réalisation de l'objet de l'invention. La fig. 1 est une perspective de l'objet de l'invention. La fig. 2 est une coupe-élévation prise sensiblement selon le plan II-II de la fig. 1. La fig. 3 est une vue de dessus prise selon la ligne III-III de la fig. 2. Les fig. 4 et 5 sont deux vues schématiques montrant deux exemples d'application. Selon les dessins, l'objet de l'invention se présente sous la forme d'un volume creux à deux segments réunis entre eux de manière que leurs axes fassent un angle, pouvant être compris entre 20 et 1600 et, de préférence, aux environs de 500 dans l'exemple illustré. Le premier volume, designé dans son ensemble par la référence 1, comprend un réflecteur primaire 2 de type parabolique, dont la surface concave réfléchissante 3 est dirigée vers l'intérieur du volume 1. Le centre du réflecteur primaire est occupé par un support 4 destiné à maintenir une source lumineuse 5 dont le filament, du type linéaire, est situé au-delà du foyer de la parabole en considérant le sommet de ladite parabole. Le filament de la lampe est constitué par un enroulement dont le diamètre de torsion ne dépasse pas I mm et de longueur maximale de 6 mm. Le réflecteur primaire 2, de forme circulaire en plan, est relié au second volume 9 par une structure de liaison 7 qui peut être réalisée de toute façon convenable. De preférence, selon l'invention la structure 7 est formée par une enveloppe 7 dont la surface intérieure 8 est réfléchissante de manière à assumer en plus une fonction de récupération de rayons lumineux émis par la source 5. L'enveloppe 7 est conformée pour posséder une forme tronconique à sa base entourant la périphérie du réflecteur primaire 2, cette forme évoluant progressivement de la section circulaire à une section rectangulaire qu'elle atteint au niveau de son raccordement avec le second volume 9. De préférence, le réflecteur primaire 2 est choisi pour que les rayons qu'il renvoie se concentrent en un foyer F,.situé en amont de la paroi de raccordement entre les volumes I et 9. La fig. l montre que l'évolution de la forme de l'enveloppe 7 amène cette dernière à présenter une conformation sensiblement tronconique, évoluant vers une section elliptique, puis vers une section elliptique tronquée, pour adopter ensuite une section rectangulaire. Cette section est peu différente de la section de base du volume 9 qui est constitué par un tube 10, par exemple à section générale rectangulaire, dont le plan de symétrie médian longitudinal P fait l'angle od avec l'axe de symétrie longitudinal A du volume 1. Le tube 10 assume une fonction de direction des rayons lumineux émis et se trouve délimité par deux parois li et 12, par exerple sensiblement parallèles entre elles et au plan de symétrie P. Le tube 10 comprend aussi deux cotés latéraux 13 et 14 qui sont orientés de façon divergente l'un par rapport à l'autre, depuis la section de raccordement avec l'enveloppe 7 en direction d'une extrémité ouverte 15, de section rectangulaire dont la longueur est parallèle au plan P du tube 10. Cet angle de divergence peut être compris entre 10 et 150 pour chaque côté par rapport au plan de référence Pl (fig. 3). La paroi 12 est raccordée au côté correspondant de l'enve- loppe 7 par une arête rectiligne 16, qui est parallèle au plan de symétrie P. La paroi 11 est raccordée au bord correspondant de la section de raccordement de l'enveloppe 7 par un réflecteur secondaire 17, dont la surface interne concave 18 est réfléchissante. Dans un exemple de réalisation, le réflecteur secondaire est du type cylin dro-parabolique, d'axe général parallèle à l'arête rectiligne 16 et au plan de symétrie P. Les caractéristiques du réflecteur 17 sont choisies pour réaliser une concentration des rayons réfléchis en direction convergente du plan P vers une zone ou ligne de concentration F2 qui est, dans tous les cas, située à l'intérieur du volume 9. A cette fin, selon l'invention, il est prévu aussi de disposer la lampe 5 de manière que le filament 6 soit parallèle au plan P et à l'arête 16. Le réflecteur secondaire 17 est oriente pour presenter sa face concave en direction du tube 10 et de l'enveloppe 7. En outre, la position spatiale du réflecteur 17 est choisie pour que le sommet S de la parabole qui le délimite soit placé sur un plan X-X' passant par la ligne F2 et le foyer F1. L'extrêmité 15 représente une fenetre ouverte qui peut etre protegée par un panneau transparent non représenté et dont la section utile peut etre réglée par l'intermédiaire d'un cache 19. La fig. 2 montre que les parties de parois internes du tube 10, situées à l'opposé du réflecteur secondaire 17 par rapport à un plan P2 passant par l'arête rectiligne 16 et le bord de la fenêtre 15 correspondant à la paroi 11, tel que cela est représenté en grisé à la fig. 2, possèdent un état de surface mat, absorbant les rayons lumineux alors que les parties de surfaces résiduelles internes des parois du tube possedent un état de surface réfléchissant. L'examen des fig. 2 et 3 permet de constater que les rayons lumineux émis par la source 5 et réfléchis par le réflecteur primaire 2 sont renvoyés en direction du réflecteur secondaire 17 qu'ils atteignent après le foyer de concentration F Le réflecteur secon daire 17 renvoie un faisceau aplati de rayons qui se concentrent sur la ligne F2, avant de traverser la fenêtre 15. Le cache 19 est ajusté pour affleurer les rayons supérieurs qui correspondent aux rayons inférieurs en considération de la fig. 2 renvoyés par le réflecteur 17. De préférence, l'arête 16 est prévue pour affleurer aussi ces rayons réfléchis. Cependant, il peut être avantageux de prévoir de construction la pénétration de cette arête de 1 à 2 millimètres dans les rayons inférieurs de manière à assurer rigoureusement le contact du faisceau avec l'arête indépendamment des tolérances de fabrication éventuelles. L'examen de cette figure permet de considérer également que, pour l'obtention d'un faisceau de dimensions contrôlées, l'angle initial entre les volumes 1 et 2 permet de conférer au tube 10 une incidence par rapport à un plan de référence P3 passant par le bord du cache 19 et l'arête 16. il s'ensuit que pour un sujet situé, par référence à la fig. 2, au-dessus du plan P3, le réflecteur secondaire 17 est totalement invisible, bien que le faisceau émis assume sa fonction d'éclairement. Le risque d'éblouissement est, de cette façon, totalement éliminé. C'est également dans cet esprit que les parois du tube 2 sont localement mates et absorbantes de la lumière, de manière à éviter tout risque de réflexion. A titre indicatif, le projecteur de l'invention peut être construit de la façon suivante - diamètre du réflecteur 2 ,. .......... 80 sa - longueur moyenne de l'enveloppe 7 ... 90 mm - dimensions de la section supérieure .,...... 60 x 38 mm - dimensions de la section correspondante du tube 10 .. 60 x 30 mm - longueur de la paroi 11 ................... 125 mm - longueur de la paroi 12 ................... 112 mm - dimensions de la fenêtre 15 ................ 120 x 30 mm - angle cl 500 - définitions mathématiques . réflecteur 2 x2 2 9 > 23 2 réflecteur 17 ................... y = x6 > 86 Dans un tel exemple, la source lumineuse 5 peut être constituée par une lampe à incandescence, de préférence à halogène, possédant un filament d'une longueur maximale de 6 mm dont le diamètre de torsion ne dépasse pas 1 mm et fournissant une puissance de 40 à 60 W Le projecteur décrit ci-dessus peut être utilisé à de nombreuses fins, chaque fois qu'il est nécessaire de réaliser un éclairement dirigé en évitant de rendre la source lumineuse et le réflecteur visibles pour les utilisateurs ou les usagers. L'examen de la fig. 2 montre qu'une application particulièrement intéressante apparait, compte tenu de l'inclinaison relative existant entre les volumes 1 et 9. En effet, le projecteur catoptrique selon l'invention trouve une application particulièrement intéressante à la constitution appareils d'optique pour des véhicules. Dans un tel cas, le projecteur est monté sur une structure porteuse de manière que la grande dimension de la fenêtre 15 soit située de façon sensiblement horizontale.Le montage du projecteur peut, avantageusement, être réalisé au moyen de pivots 20 qui sont disposés dans l'axe du foyer F2 Le montage est complété par une liaison réglable entre la structure et l'un des éléments 9 ou 1 du projecteur, de manière à rendre possible un réglage de l'incidence du faisceau dans l'un ou l'autre sens de la flèche fl. La fig. 4 montre l'avantage d'une telle disposition dans le cas d'application à un véhicule routier, par exemple une motocyclette. Le réglage d'incidence selon la flèche fl peut être effectué selon un angle ys formé entre le plan P et l'horizontale par exemple compris entre 10 et 150, pour que les rayons extrêmes supérieurs du faisceau lumineux émis par le tube 10 et partant du fond du projecteur, c'est-à-dire du réflecteur secondaire 17, atteignent le sol, par exemple, à 50 m de la fenêtre 15 située environ à une hauteur comprise entre 50 et 90 cm du sol.En supposant une ligne visuelle L établie à 1,20 m, correspondant par exemple au conducteur d'un véhicule croisant le véhicule équipé du projecteur selon l'invention, on constate que les rayons lumineux n'atteignent pas le conducteur ou l'observateur qui ne risque donc pas d'éblouissement. Par ailleurs, on constate que dans cette orientation relative, le réflecteur secondaire 17 est également masqué par rapport à la ligne visuelle L qui, tout au plus, rencontrera, en projection complète, la surface mate inférieure précédant l'arête rectiligne 16 occultant le réflecteur secondaire 17 pour la ligne visuelle. Le projecteur conforme à l'invention permet donc, dans l'application ci-dessus, une suppression des risques d'éblouissement direct pour l'usager croisant le véhicule équipé. Cependant, l'objet de l'invention procure au conducteur du véhicule équipé d'un tel projecteur un éclairement qui est, pour une puissance égale, supérieur à ceux des éclairements actuels, étant donné que les rayons émis par la source 5 et renvoyés par le réflecteur 2 sont quasiment tous concentrés et orientés utilement par le réflecteur secondaire 17. Un gain de rendement est ainsi obtenu. La fig. 5 montre une seconde application particulièrement avantageuse de l'objet de l'invention à la constitution des appareils d'optique d'un véhicule automobile tel que celui désigné par la référence V. Dans cette application particulière, les projecteurs, disposés de part et d'autre du plan vertical de symétrie P4, sont orientés de façon convergente, l'un par rapport à l'autre, selon des angles identiques ou différents par rapport au plan P4. Par exemple, le projecteur situé à gauche peut posséder un angle de convergence compris entre 17 et 24 , par rapport au plan P4, alors que le projecteur situé à droite peut être affecté d'un angle de convergence compris entre 20 et 28 , ces angles étant inversés en cas de circulation routière à gauche. De la sorte, comme le montre la fig. 5, cette disposition permet de supprimer l'éclairage direct du triangle central T de la chausse C, ce qui réduit, voire élimine, les risques d'éblouissement des usagers venant en sens inverse par les rayons réfléchis, notamment dans le cas de chaussées humides ou mouillées. Le véhicule V équipé comme dit ci-dessus, possède ainsi deux projecteurs supprimant les risques d'eblouissement direct par les rayons émis et les risques d'éblouissement indirect par rayons réfléchis, au moins dans la surface T. Un autre avantage de cette disposition réside dans le fait qu'il en résulte un éclairage transversal beaucoup plus accentué que par les moyens actuels qui ne fournissent un éclairement que par diffusion. I1 en découle un meilleur éclairage latéral pour le conducteur, mais aussi pour les conducteurs venant en sens inverse. Un autre avantage de cette disposition est le meilleur éclairement en virage, ce qui permet d'apprécier plus aisément de nuit les changements de direction intervenant. Dans ce qui précède, il est indiqué que le réflecteur secondaire 17 est du type cylindro-parabolique, d'axe parallèle à l'arête rectiligne 16. I1 s'ensuit, comme cela apparaît à la fig. 3, une certaine divergence des rayons extrêmes latéraux. Dans la mesure où il est nécessaire de réduire cette divergence en vue d'obtenir une portée plus importante, notamment dans l'application à des appareils d'optique à longue portée, il peut être prévu de remplacer le réflecteur secondaire 17 du type ci-dessus par un réflecteur d'une définition mathématique différente, incurvé comme représenté en trait mixte à la fig. 3 et désigné par la référence 17a. Un tel réflecteur peut, par exemple, posséder un rayon de courbure compris entre 40 et 70 mm pour un projecteur de caractéristiques dimensionnelles telles que données précédemment. Dans un tel cas, il peut être avantageux alors de réduire, voire supprimer la divergence des parois 13 et 14 du tube 10. L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS I - Projecteur catoptrique caractérisé en ce qu'il comprend - un réflecteur primaire parabolique de révolution, muni en son centre d'un support pour une source lumineuse, - un tube de direction possédant une extrêmité rectan gulaire ouverte et dont le plan longitudinal de sy métrie correspondant à la longueur de cette extrémité fait un angle compris entre 20 et 160 par rapport à l'axe de révolution du réflecteur primaire, - un réflecteur secondaire de forme générale courbe dont la face concave est orientée à la fois vers le réflecteur primaire et vers le tube dans lequel ledit réflecteur secondaire assure une concentration des rayons qu'il réfléchit vers une zone de concentration parallèle au plan de symétrie du tube et située en retrait de l'extremité ouverte, - et une source lumineuse comprenant un filament de forme générale linéaire, disposée en aval du foyer du réflecteur primaire selon le onnement réfléchi de ce dernier et s'étendant parallèlement au plan de symétrie du tube. 2 - Projecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le réflecteur secondaire est distant du réflecteur primaire d'une mesure suffisante pour que le foyer de concentration des rayons réfléchis par le réflecteur primaire soit situé en amont du réflecteur secondaire en considération du sens de rayonnement réfléchi par le réflecteur primaire, ledit réflecteur secondaire étant disposé pour que le sommet de sa parabole soit situé sur une droite joignant une ligne de concentration des rayons empruntant le tube au foyer de concentration. 3-Projecteur selon l'une des revendications I ou 2, caractérisé en ce que le réflecteur secondaire est situé au niveau de l'angle saillant que délimite l'axe du réflecteur primaire et le plan du tube qui forme, au niveau de l'angle rentrant, une arête rectiligne parallèle audit plan et orientée face au réflecteur secondaire. 4 - Projecteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'arête rectiligne assume une fonction de diaphragme et pénètre le faisceau de rayons réfléchis par le réflecteur secondaire. 5 - Projecteur selon la revendication 1 ou 3, caractérisé en ce que les surfaces internes des parties de parois du tube, situées à l'opposé du réflecteur secondaire par rapport à un plan passant par l'arête rectiligne et le bord de la fenêtre correspondant à la paroi du tube opposée à cette arête, sont recouerts d'un revêtement absorbant les rayons lumineux. 6 - -Projecteur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le tube possède, à l'opposé du réflecteur secondaire, une extrémité ouverte constituant une fenêtre de largeur réglable par l'intermédiaire d'un masque et munie d'une paroi de fermeture transparente. 7 - Projecteur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le réflecteur secondaire est cylindro-parabolique, d'axe parallèle au plan de symétrie du tube. 8 - Projecteur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le réflecteur secondaire présente un rayon de courbure perpendiculairement à sa courbure parabolique. 9 - Projecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce le tube est délimité par deux parois sensiblement parallèles entre elles et par deux parois latérales divergeant depuis le réflecteur secondaire vers la fenêtre suivant un angle compris entre 10 et 150. 10 - Projecteur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le réflecteur secondaire est relié au réflecteur primaire par une structure de liaison reliant également ce réf lec- teur primaire au tube de direction. 11 - Projecteur selon la revendication 10, caractérisé en ce que la structure de liaison est constituée par une enveloppe possédant une surface interne réfléchissante. 12 - Projecteur selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce qu'il est monté sur une structure porteuse de manière que la grande dimension de la fenêtre du tube soit disposée sensiblement sur l'horizontale et que le plan de symétrie longitudinal du tube fasse avec le plan de référence horizontal un angle compris entre 10 et 15". 13 - Application du projecteur selon prune des revéndications 1 à 12, en tant qu'appareil d'optique pour véhicules et selon laquelle deux projecteurs sont disposés de part et d'autre du plan vertical médian longitudinal d'un véhicule, en étant orientés de façon convergente par rapport audit plan.