Brevet FR2501828A1 — publié le 19820917

La présent invention concerne les feux de véhicules automobiles. Les feux de véhicules automobiles sont classiquement formés d'un bottier ouvert, muni sur son ouverture d'un globe translucide. Le bottier contient une lampe émettrice de lumière et un miroir concave disposé à l'op- posé du globe par rapport à la lampe, miroir destiné à renvoyer en direction du globe le flux lumineux émis par la lampe vers l'arrière du feu. Le globe est le plus souvent muni de stries de diffusion qui servent à homogénéiser le flux lumineux sortant du feu. D'une façon générale, il s'avère souhaitable de réduire les dimensions et donc l'encombrement de tels feux, pour des raisons de poids, de coût et de volume disponible. On a déjà proposé de supprimer le miroir concave qui constitue l'un des éléments les plus volumineux du feu. Mais une telle suppression du miroir entrasse une perte de flux importante, et les feux ainsi produits risquent, à puissance donnée, de ne plus respecter les conditions de normalisation. Le problème à résoudre reste ainsi de réaliser des feux de véhicules automobiles d'encombrement réduit, et qui soient de réalisation simple et économique tout en étant aussi efficaces sur le plan du rendement optique que les feux traditionnels, dans le cadre de la normalisation existante. La présente invention propose, à cet égard, un feu de véhicule automobile comportant, à l'arrière de sa lampe, un élément récupêrateur et réflecteur de flux formé d'un élément catadioptrique de renvoi et d'une lentille collectrice placée devant celui-ci et destinée à dévier les rayons lumineux émis par la lampe vers l'élément catadioptrique selon un angle d'incidence, tel qe cet élément catadioptrique travaille en réflexion totale. Selon une caractéristique de la présente invention, la lentille collectrice dévie les rayons lumineux, selon un angle d'incidence sensiblement égal à 450 par rapport aux surfaces élémentaires de l'élément catadioptrique. La lentille collectrice pourra, par exemple, être formée d'une lentille de Fresnel. Selon un mode de réalisation avantageux, l'élé- ment catadioptrique et la lentille collectrice sont formés d'un seul élément moulé comportant sur l'une de ses faces, les structures de l'élément catadioptrique et sur son autre face, les structures de la lentille collectrice. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparattront à la lecture de la description détaillée qui va suivre et en regard des dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs et sur lesquels - la figure 1 représente une vue en coupe d'un feu conforme à la présente invention, selon un plan de coupe transversal axial (passant par l'axe optique du feu), - la figure 2 représente une vue agrandie de la portion d'élément récupérateur et réflecteur référencée II sur la ligne 1, - la figure 3 représente une vue agrandie de la portion d'élément récupérateur et réflecteur référencée III sur la figure 1, - les figures 4 et 5 représentent des vues partielles en perspective de dispositifs récupérateurs et réflecteurs selon deux modes de réalisation conformes à la présente invention, - la figure 6 représente une section d'un dispositif récupérateur et réflecteur selon une ligne de coupé référencée VI-VI sur la figure 7, - la figure 7 représente une vue de face d'un dispositif récupérateur et réflecteur selon un troisième mode de réalisation conforme à la présente invention, la figure 8 représentant une section du meme dispositif selon la ligne de coupe référencée VIII-VIII sur la figure 7. Le feu de véhicule à encombrement réduit, de la -présente invention, se compose d'un bottier ouvert 1 comprenant une lampe émettrice de lumière dont le filament 2 est schématiquement représenté sur la figure 1. Un globe 3 est fixé sur le contour d'ouverture du bottier 1. Ce globe 3 est formé d'un globe classique de feu en lumière directe, dit "en pavés" dont les éléments prismatiques sont déterminés de façon à obtenir une homogénéité du faisceau de sortie respectant les conditions de norma- lisation. Un dispositif 4 récupérateur et réflecteur du flux émis par le filament 2 de la lampe vers l'arrière du feu est disposé dans le bottier 1 à l'opposé du globe 3 par rapport au filament 2. Selon l'invention, ce dispositif 4 est formé, d'une part, d'un élément catadioptri que 6 représenté à gauche du trait mixte 12 sur la figure 1. Cet élément catadioptrique 6 comporte, sur sa face arrière, un ensemble de structures prismatiques munies de surfaces élémentaires 5, 5', inclinées deux à deux de 900 et coopérant comme tout catadioptre classique, pour renvoyer dans la direction incidente le faisceau lumineux qui les frappe.Ainsi, un rayon incident frappant l'une des surfaces élémentaires 5, 5', de l'élément catadioptrique, est réfléchi en direction de la surface élémentaire complémentaire 5', 5, qui le renvoie, selon une direction parallèle au rayon incident, mais en sens opposé. Le dispositif 4 récupérateur et réflecteur comprend, d'autre part, une lentille collectrice 7, du type lentille de Fresnel, placée devant l'élément catadioptrique 6 et représentée à droite du trait mixte 12 sur la figure 1. Dans l'exemple représenté, ce dispositif récu- pérateur et réflecteur du flux arrière 4 est formé d'un seul élément injecté comportant, sur l'une de ses faces, les structures de l'élément catadioptrique 6 représentées sur la gauche du trait mixte 12, et sur son autre face, les structures de la lentille collectrice 7 représentées sur la droite du trait mixte 12. Mais, bien entendu, ce dispositif récupérateur et réflecteur 4, pourra autre formé d'un élément catadioptrique 6, auquel est accolée une lentille collectrice séparée 7. La lentille collectrice 7 est positionnée entre l'élément- catadioptrique 6 et le filament 2 de la lampe. Cette lentille collectrice 7 intercepte les rayons lumiceux émis par le filament 2 de la lampe vers l'arrière du feu en direction opposée au globe, et a pour but de dévier ceux-ci, selon un angle d'incidence par rapport à l'élément catadioptrique, tel que ce dernier travaille en réflexion totale. Cet angle d'incidence sera aisément déterminé à l'aide des principes optiques bien connus en tenant compte de l'indice des différents milieux. Selon un mode de réalisation préféré, la lentille collectrice dévie les rayons lumineux selon un angle d'incidence de 45 par rapport aux surfaces élémentaires 5, 5' de l'élément catadioptrique 6. Selon un mode de réalisation simple et avantageux, le dispositif récupérateur et réflecteur 4 est formé d'un support généralement plan comportant, sur l'une de ses faces, les surfaces élémentaires 5, 5' de l'élément catadioptrique 6 et sur son autre face, une lentille de Fresnel, constituant la lentille collectrice 7. Cette lentille de Fresnel étant classiquement composée d'une lentille centrale plan-convexe convergente, entourée d'anneaux circulaires et concentriques taillés dans des lentilles également plan-convexes. Le cheminement des différents rayons lumineux à l'intérieur du feu de la présente invention, sera maintenant expliqué plus en détail en regard des figures 2 et 3 qui représentent des vues agrandies de deux portions du dispositif récupérateur et réflecteur 4, respectivement référencées II et III sur la figure 1. La figure 2 représente ainsi une portion latérale du dispositif récupérateur et réflecteur 4, travaillant essentiellement en réflexion totale. Le rayon incident Al émis par le filament 2 de la lampe vers l'arrière du feu, frappe, comme cela apparat sur la figure 2, la surface de dépouille 8 de l'un des éléments de la lentille collectrice 7. Ce rayon Al est réfracté, lors de la traversée de cette surface de dépouille 8. Le rayon Al frappe alors la surface 9 d'un élément de la lentille collectrice 7, selon un angle d'incidence tel que cette surface 9 travaille en réflexion totale, et renvoie le rayon lumineux incident en direction de la surface élémentaire 5 de l'élément catadioptrique 6, et selon un angle d'incidence préféré de 450 par rapport à cette surface élémentaire 5.Cette dernière renvoie le rayon lumineux vers la surface élémentaire complémentaire 5' de l'élément catadioptrique 6 qui réfléchit le rayon lumineux vers la surface 9' de l'élément de la lentille collectrice adjacent à l'élément précédemment cité, selon un angle d'incidence tel que cette dernière surface 9' par réflexion totale, renvoie le rayon lumineux en direction de la surface de dépouille 8', qui provoque une réfraction du rayon lors de sa traversée. Le rayon réfléchi B1 issu de cette surface de dépouille 8', sort, selon une direction parallèle aux rayons incidents Ai. Afin d'éviter une occultation du faisceau réfléchi Bi, par le filament lui-meme, le dispositif récupérateur et réflecteur 4 est défocalisé par rapport au filament 2 de la lampe de façon à ce que l'ensemble des rayons réfléchis forme une image 2' décalée par rapport au filament 2, comme cela apparat sur la figure 1. La figure 3 représente une vue agrandie d'une portion du dispositif 4 récupérateur et réflecteur de flux référencée III sur la figure 1, portion qui travaille essentiellement en dioptrique, c'est-à-dire par réfraction. Le rayon incident A2, réfracté lors de la traversée de la surface 9 de l'un des éléments de la lentille collectrice 7 est ainsi renvoyé en direction de la surface élémentaire 5 de l'élément catadioptrique 6, selon un angle d'incidence tel que cette surface 5, par réflexion totale, renvoie le rayon lumineux en direction de la surface -élé- mentaire 5' qui lui est complémentaire. Cette dernière surface 5' réfléchit le rayon en direction de la surface 9' de- l'un des éléments de la lentille collectrice 7 adjacent à l'élément muni de la surface 9 précédemment citée. Cette surface 9' provoque une nouvelle réfraction du rayon lumineux, lors de sa traversée. Le rayon réfléchi B2 sort de la surface 9', selon une direction parallèle au rayon incident A2 précédemment cité. Bien entendu, l'élément catadioptrique 6 pourra prendre différentes formes travaillant en rétro-réflexion, c'est-à-dire qui renvoient dans la direction incidente la majeure partie du faisceau lumineux qui les frappe. L'été ment catadioptrique 6 pourra, par exemple, être constitué d'un catadioptre classique constitué d'une pluralité d'aiguilles catadioptriques, chaque aiguille se présentant comme un trièdre trirectangle à trois facettes travaillant en réflexion totale.Cependant, en raison de l'utilisation de la lentille collectrice 7, les rayons lumineux qui parviennent sur les surfaces élémentaires 5, 5 de l'élé- ment catadioptrique 6, avec un angle d'incidence de 450 semblent provenir de l'axe optique, on peut, par conséquent, se dispenser de l'usinage d'un véritable catadioptre, et lui substituer un catadioptre de réalisation plus simple, tel que représenté sur les figures 4 à 6. Il est à noter que sur les figures 4 à 5, la lentille collectrice 7 n1a pas été représentée, cette lentille collectrice pourra, bien entendu, comme cela a déjà été dit précédemment, être formée soit d'une lentille collectrice accolée à l'élément catadioptrique 6, ou éventuellement moulée d'une pièce avec ce dit élément. Selon le mode de réalisation représenté sur la figure 4, l'élément catadioptrique 6 est formé d'une plaque plane munie de barrettes rectilignes parallèles 10, de section triangulaire, dont les surfaces extérieures constituent lesdites surfaces élémentaires 5, 5' inclinées les unes sur les autres de 900. Comme cela est schématiquement représenté sur la figure 4, le rayon incident A dévié à l'aide de la lentille collectrice 7, non représentée, de façon à frapper l'une des surfaces élémentaires 5, 5', selon un angle d'incidence de 450, est renvoyé en direction de la surface élémentaire complémentaire 5', 5, qui par réflexion totale dirige le rayon réfléchi B selon une direction parallèle et de sens opposé au rayon incident A. Selon le mode de réalisation de l'élément catadioptrique 6 représenté sur la figure 5, celui-ci est formé d'une plaque plane de préférence circulaire, munie de barrettes toriques concentriques 11, de section triangulaire, les surfaces extérieures de ces barrettes torique étant inclinées entre elles de 900. Comme cela est schématiquement représenté sur la figure 5, le rayon in cident A dévié par la lentille collectrice 7 non représentée de façon à parvenir sur l'une des surfaces élémentaires 5, 5', selon un angle d'incidence de préférence de 450, est renvoyé en direction de la surface élémentaire complémentaire 5', 5. Cette dernière surface par réflexion totale, renvoie le faisceau réfléchi B selon une direction parallèle et de sens opposé au rayon incident A. En d'autres termes, le dispositif récupérateur et réflecteur de flux dont l'élément catadioptrique est représenté sur la figure 5 est obtenu par rotation du profil représenté sur la figure 6 autour d'un axe 13 perpendiculaire au trait mixte 12, et situé dans le plan de cette section. Les figures 7 et 8 représentent enfin un troi sième mode de réalisation du dispositif récupérateur et réflecteur de flux 4, qui permet d'améliorer le gain de flux par rapport au dispositif représenté sur les figures 4 et 5. La section du dispositif récupérateur et réflecteur 4 représentée sur la figure 6 constitue le profil de base de ce dispositif selon une ligne coupe référencée VI-VI sur la figure 7. Le dispositif récupéra- teur et réflecteur 4 est alors obtenu par pivotement de ce profil de base autour d'un axe 14 sensiblement confondu avec l'axe du filament 2 et qui est parallèle au trait mixte 12. On comprend qu'ainsi, le dispositif récupérateur et réflecteur de flux 4 enveloppant partiellement le filament permet d'améliorer encore le rendement en flux. L'élément récupérateur et réflecteur de flux 4 est formé d'une section de cylindre 15 de révolution autour d'un axe 14 sensiblement confondu avec l'axe du filament de la lampe, et comportant sur sa surface extérieure des sections de barrettes toriques 10" de sections trl- angulaires, disposées parallèlement entre elles, et sur sa face intérieure les éléments 7' d'une lentille de Fresnel de forme générale concave. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits à partir desquels on pourra prévoir d'autres formes et d'autres modes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de la présente invention, on pourra, par exemple, évider la zone centrale de la lentille collectrice correspondant à la zone de l'élément catadioptrique pour laquelle leinclinaison des rayons provenant de la lampe est telle que l'élément catadioptrique travaille de lui-même en réflexion totale, sans que les rayons incidents aient besoin d'être déviés. REVEIiDICiTIONTS 1. Feu de véhicule automobile à encombrement réduit comprenant une lampe émettrice de lumière, un globe monté en avant de la lampe et un dispositif réflecteur disposé en arrière de la lampe et destiné à réfléchir en direction du globe, le flux émis par le filament de la lampe vers l'arrière du feu, caractérisé par le fait que le dispositif réflecteur (4) est formé d'un élément catadioptrique (6) de renvoi et d'une lentille collectrice (7) placée devant l'élément catadioptrique et destinée à dévier au moins une partie des rayons lumineux émis par la lampe vers l'élément catadioptrique selon un angle d'în- cidence tel que cet élément catadioptrique travaille en réflexion totale. -2. Feu de véhicule automobile selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la lentille collectrice (7) dévie les rayons lumineux selon un angle d'incidence sensiblement égal à 450 par rapport aux surfaces élémentaires de l'élément catadioptrique (6). 3. Feu de véhicule automobile selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que l'élément catadioptrique (6) et-la lentille collectrice (7) sont formés-d'un seul élément moulé constituant le dispositif réflecteur (4) et comportant sur l'une de ses faces, les structures de l'élément catadioptrique et sur son autre face, les structures de la lentille collectrice. 4. Feu de véhicule automobile selon l'unie des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que l'élé- ment catadioptrique (6) possède un support sensiblement plan et que la lentille collectrice (7) est formée d'une lentille de Fresnel plan-convexe. 5. Feu de véhicule automobile selon l'une des revendIcations 1 à 4, caractérisé par le fait que l'élé ment catadioptrique (6) est formé d'un support plan muni de barrettes (10) rectilignes parallèles, de section triangulaire. 6. Feu de véhicule automobile selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que l'élé- ment catadioptrique (6) est formé d'un support plan muni de barrettes toriques concentriques de section triangulaire. 7. Feu de véhicule automobile selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que l'élément moulé est formé d'une section de cylindre de révolution autour d'un axe (14) sensiblement confondu avec l'axe du filament (2) de la lampe et comportant sur sa surface extérieure, des sections de barrettes toriques de section triangulaire, disposées parallèlement et sur sa face intérieure les éléments d'une lentille de Fresnel de forme générale concave. 8. Feu de véhicule automobile selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que l'élément moulé (4) constituant l'élément catadioptrique (6) et la lentille collectrice -(7) est défocalisée par rapport au filament (2) de la lampe. 9. Feu de véhicule automobile selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait qu'une portion (II) des éléments de la lentille collectrice (7) travaille essentiellement en réflexion totale, tandis qu'une portion complémentaire (III) de ces éléments travaille essentiellement en réfraction. 10. Feu de véhicule automobile selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait que la zone centrale de la lentille collectrice (7) est évidée.