Brevet FR2516203A1 — publié le 19830513

La présente invention concerne les projecteurs d'automobile du type comportant une source lumineuse, constituée par un filament, un condenseur formant ré- cupérateur de flux, constitué d'un réflecteur ellip- tique à deux foyers, dont l'un se-trouve au voisinage de la source lumineuse et l'autre en avant de cette source, et une lentille convergente dont le foyer est au voisinage du foyer avant du condenseur récupérateur, de telle sorte que les rayons issus de la source, ren- voyés par le condenseur récupérateur sont ramenés par la lentille en direction de l'axe d'émission. Une telle construction de projecteur n'est pas classique En effet, dans les projecteurs automobiles habituels, on utilise un réflecteur parabolique, avec une lampe à son foyer et une glace de répartition lu- mineuse en avant de ce réflecteur Mais, la construc- tion précitée, qui fait appel à un condenseur récupé- rateur, connue théoriquement, semble également intéres- sante en pratique car elle permet une récupération op- timale du flux lumineux issu de la lampe, du fait que le condenseur récupérateur enveloppe celle-ci sur un angle solide plus important, alors même qu'un conden- seur récupérateur elliptique occupe un volume moins important que celui d'un réflecteur parabolique clas- sique. Avec un projecteur à condenseur récupérateur elliptique du type précité, un homme de métier sait globalement obtenir les différentes formes de faisceau lumineux utiles en éclairage automobile En particu- lier, on sait obtenir des faisceaux coupés en utilisant un occulteur (cache ou écran) disposé au voisinage du foyer avant du condenseur La figure 1 représente sché- matiquement en coupe horizontale la structure servant ainsi de base à la présente invention On y voit le condenseur C, avec ses deux foyers interne et externe F 1 et F 2, le filament de la lampe f disposé au foyer F 1, l'occulteur O disposé au foyer F 2, la lentille L dont le foyer est également en F 2 L'axe optique du système est référencé AA On a figuré également sur la figure 1 le trajet des rayons lumineux On voit que l'occultateur intercepte et élimine les rayons lumi- neux représentés selon un hachurage double, qui sont susceptibles de donner des rayons montants à la sortie de la lentille. Des essais conduits par la Demanderesse, con- fortés par des considérations théoriques, montrent cependant que ce type de projecteur souffre d'un incon- vénient grave en éclairage automobile En effet, il s'agit, pour les rayons lumineux, d'un système symé- trique de révolution qui, abstraction faite de l'occul- teur, qui vient couper une partie du faisceau, pro- jette sur-un écran à 25 mètres, du type que l'on uti- lise dans les normalisations de l'éclairage automobile (code de la route), des lignes isocandélas circulaires et concentriques En pratique, cela signifie un éclai- rage qui n'est pas satisfaisant, puisqu'il se présente sous la forme d'une trainée lumineuse sur la route alors que l'on recherche en général une plage d'éclai- rement étalée à l'horizontale. La présente invention se propose de remédier à cet inconvénient inhérent au type de projecteur envisagé. Elle propose essentiellement des moyens d'a- daptation du condenseur récupérateur elliptique, en vue d'un éclairage optimal. La présente invention est basée sur l'examen attentif de la formulation des images du filament de lampe qui se trouvent projetées sur un écran de 25 mè- tres. On sait qu'un tel filament de lampe se pré- sente généralement comme un cylindre allongé qui peut être orienté soit dans l'axe d'un système réflecteur, soit transversalement à cet axe (en général un filament transversal est horizontal). Chaque point du réflecteur, assimilé à un pe- tit miroir plan, donne lieu à la formation de l'image du filament sur un écran, et l'on peut considérer que l'éclairement global obtenu est réalisé par la super- position de toutes les images individuelles de tous- les points du miroir Un filament, de forme allongée, donne des images allongées q-i prennent sur l'écran diverses orientations selon le point miroir considéré. Certaines images peuvent être horizontales (leur grande dimension est horizontale), d'autres obliques, d'au- tres verticales Les différents points du miroir don- nent ainsi des images plus ou moins inclinées. Si l'on considère la formation de l'éclaire ment global sur un écran normalisé, en correspondance avec un projecteur à condenseur récupérateur ellipti- que, comme représenté sur la figure 2, on voit qu'une image verticale telle que IV est beaucoup moins effica- ce qu' une image horizontale telle que IH-pour la for- mation de l'éclairement en-dessous de la limite de coupure figurée par deux demi-droites Ld et L à droite et à gauche du centre de l'écran, sur lequel sont ma- 251 6203 térialisés comme à l'accoutumée le bas côté gauche Bg, le bas côté droit Bd, et l'axe de la route AR Une grande partie de l'image verticale Iv reste sans effet sur l'éclairement utile qu'on a représenté selon des _ 5 hachures et qui correspond à la portée utile du fais- ceau lumineux. L'idée mère de l'invention est de privilégier les images horizontales ou peu inclinées au détriment des images verticales ou très inclinées. Le moyen général pour y parvenir est de sup- primer, et/ou d'atténuer, et/ou d'élargir, et/ou en- core de déplacer les images verticales ou très incli- nées, c'est-à-dire les images faisant un angle infé- rieur à 30 , ou de préférence même à 20 avec la ver- ticale. A cet effet, on détermine sur le condenseur récupérateur elliptique les zones critiques donnant lieu à la formation desdites images inclinées et on modifie la surface réfléchissante à de telles zones critiques On intervient au niveau du condenseur car il est situé en avant du cache occulteur; della sor- te, on n'augmente pas les-valeurs d'éblouissement qui sont déterminées au niveau du cache. Dans le cas d'un filament axial, la zone cri- tique est délimitée par l'intersection du condenseur récupérateur avec deux plans inclinés sur le plan axial vertical du condenseur récupérateur. pan S le cas d'un filament transversal horizon- tal, la zone critique Z présente en vue de face de l'avant l'allure représentée à la figure 3 et en sec- tion verticale axiale l'allure représentée à la figure 4 Pour chaque cas particulier, l'homme de l'art sait déterminer cette zone par l'expérience et le calcul. Les modifications de la zone peuvent-intéres- ser son pouvoir diffusant ou réfléchissant ainsi que sa forme. Qu'il s'agisse d'un filament axial ou d'un filament transversal, on peut d'abord rendre non ré- fléchissante la zone critique, par exemple en en fai- sant disparaître le revêtement réfléchissant, ou, mieux, en lui appliquant une peinture mate De même, dans tous les cas, on peut atténuer l'éclairement dû à cet- te zone en la rendant diffusante,par exemple en y in- corporant un granitage à grain plus ou moins fin, ce qui peut être réalisé par sablage, ou par la formation de nids d'abeille, avant l'application du revêtement réfléchissant. On peut aussi déformer la zone critique en décalant son foyer externe par rapport au foyer exter- ne de l'ensemble du condenseur récupérateur (ui coin- cide avec celui de la lentille). On peut également disposer dans la zone cri- tique desstries de divergence, selon des génératrices elliptiques de la zone. On peut enfin défocaliser la zone critique par rapport au filament lumineux. La description qui va suivre en se référant aux dessins annexés fera mieux comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur les dessins anne:és la figure 1 représente en coupe axiale ver- ticale le système de base auquel s'applique l'inven- tion; la figure 2 représente la projection, sur un écran normalisé à 25 mètres, des images élémentai- res données par le système de la figure 1 les figures 3 et 4 représentent en vue de face et en section axiale verticale, respectivement, la zone critique du réflecteur formant condenseur- récupérateur, pour un-ensemble utilisant un filament transversal; la figure 5 représente en vue de face la dé- termination de la zone critique du réflecteur dans le cas o il coopère ayec un filament axial la figure 6 représente en vue de face la détermination de la zone critique du réflecteur dans le cas o il coopère avec un-filament transversal les figures 7 a et-7 b représentent schémati- quement en vue de face et en coupe axiale horizontale la constitution d'un réflecteur elliptique destiné à coopérer avec un filament axial, dans lequel on décale le foyer extérieur en correspondance avec la zone cri- tique, * la figure 8 représente en vue de face un réflecteur elliptique destiné à coopérer avec un fila- ment transversal, dans lequel on effectue un striage de la zone critique; les figures 9 a et 9 b représentent schémati- quement en vue de face et en coupe horizontale axiale un réflecteur elliptique destiné à coopérer avec un filament axial, et dans lequel la zone critique est défocalisée par rapport au filament lumineux. Les figures 1 à 4 ont déjà été décrites dans ce qui précède On a vu que la figure 1 donne le sché- ma d'un projecteur du type comportant une source lu- mineuse, un réflecteur elliptique formant condenseur et une lentille convergente. On va maintenant décrire dans le détail, en se référant aux figures 5 et suivantes, la mise en oeuvre de l'invention. Pour simplifier l'exposé, on utilisera, pour toutes les figures, les mêmes références pour désigner les éléments inchangés ou homologues. La figure 5 illustre la détermination, sur un réflecteur elliptique formant condenseur C, de la zone critique Z, le condenseur étant destiné à coopérer avec un filament cylindrique f disposé axialement sur l'axe AA du condenseur Dans ce cas, la zone critique Z, qui correspond à la formation d'images élémentaires du filament f dont l'inclinaison sur la verticale VV est au plus égale, dans un sens ou dans l'autre, à unj angle (égal par exemple à 20 , ou mieux, à 30 ) est une zone centrale délimitée par l'intersection du con- denseur C avec deux plans axiaux P et P' faisant avec le plan axial vertical VV un angles, comme le montre clairement la figure 5 Sur la surface réfléchissante du condenseur C, la zone Z est délimitée par les cour- bes d'intersection, qui sont des ellipsoïdes. Selon l'invention, les images issues de la zone Z doivent être supprimées et/ou atténuées, et/ou élargies, et/ou encore déplacées On verra plus com- plètement par la suite comment on y parvient. La figure 6 illustre le cas o le réflecteur -elliptique C coopère avec un filament f cylindrique transversal horizontal Dans ce cas, et comme on l'a représenté aux figures 3 et 4, la zone critique Z se dédouble en deux demi-zones Zd et Zg, disposées res- pectivement à droite et à gauche du condenseur C, et symétriquement par rapport au plan vertical axial VV. Les demi-zones Zd et Z sont définies sur l'ellipsoide comme le lieu des points donnant lieu à des images dont l'inclinaison sur la verticale est au plus égale d un angle De façon approximative,-mais avec une très bonne approximation, chacune des demi-zones Zd et Zg _ 5 peut être considérée comme délimitée par l'intersec- tion du condenseur elliptique C par deux cylindres. Ces cylindres sont déterminés de la façon suivante: le foyer interne F du condenseur C (coincidant sensi- blement avec le filament fi se projette sur le conden- seur C selon une direction transversale horizontale en deux points Pd et Pg, respectivement situés à droite et à gauche du condenseur A partir de chacun de ces deux points, on trace deux plans parallèles à la di- rection axiale AA et inclinés d'un angle K sur le plan axial horizontal HH Ainsi, à partir du point Pd, on trace les deux plans 20 det 21 d, et à partir du point Pg, les deux plans 20 g et 21 g Les axes des cylindres, parallèles à la direction AA sont situés dans ces plans et le rayon des cylindres est égal au paramètre b de la surface elliptique du condenseur C; le paramètre b constitue le plus petit paramètre de cet eilipsoide; en l'espèce, il correspond au rayon vertical de l'el- lipsoide, tracé à partir du centre de l'ellipsoide, entre ses foyers F 1 et F 2 On voit que la zone Z est délimitée par l'intersection du condenseur C avec les cylindres 10 det 11 d, d'axe respectif 30 d et 31 d O De même, la zone Z est délimitée par l'intersection du g condenseur par les deux cylindres 10 et 11 ig, centrés respectivement sur les axes 30 et 31 g. g g Une telle définition approximative des demi- zones Z et Z est très satisfaisante, car elle s'ap- d g proche, à moins de 10 % près, de la définition théo- rique optimale. De plus, une telle définition permet, d'une façon très simple, d'effectuer un traçage des limites des zones sur le condenseur C, ou bien sur le moule qui sert à fabriquer ce condenseur; en effet, on sait très facilement, par des rotations de pièces, effec- tuer des traçages correspondant à des intersections par des cylindres de révolution. Comme on l'a dit ci-dessus, à propos de la. figure 5, une fois les zones critiques définies, il s'agit de faire en sorte que les images correspondan- tes se trouvent modifiées, en étant notamment supprimées, et/ou atténuées, et/ou élargies, et/ou déplacées. Une première solution conforme à l'invention consiste à occulter de telles zones, soit en les mas- quant, notamment par application d'une peinture mate, soit en les dépolissant; on peut aussi rendre ces zones diffusantes en y incorporant un granitage à grain plus ou moins fin Dans tous les cas, les images nuisibles correspondant à la zone se trouvent suppri- mées, ou en tout cas très atténuées. Les figures 7 a et 7 b représentent une solu- tion dans laquelle on déforme la zone Z de manière à décaler à gauche et à droite les images correspondan- tes Dans l'exemple choisi, il s'agit d'un condenseur C qui coopère avec un filament axial dans l'axe AA. La zone Z a ainsi l'allure donnée à la figure 5 Le condenseur C a dans son ensemble deux foyers F 1 et F 2, comme défini à la figure 1: selon l'invention, toute la surface du condenseur reste réfléchissante, mais on déforme la surface du condenseur en correspondance avec la zone critique Z Plus précisément, on donne aux moitiés droite et gauche de la zone Z, Zd et Zg, une inclinaison divergente par rapport à l'axe AA, de telle sorte que leur foyer intérieur reste sensi- blement en F 1, alors que leur foyer extérieur est dé- placé latéralement, jusqu'en F 2 d pour la demi-zone Zd, et jusqu'en F 2 g pour la demi-zone Zg Grâce à un tel décalage des foyers extérieurs, o se forment les images du filament f qui est disposé au voisinage du foyer intérieur commun F 1, les images finales sur l'é- cran de la figure 2, qui seraient des images vertica- les, dans un angle de + o avec la verticale, se trou- vent déplacés latéralement, ce qui les rend accepta- bles. La figure 8 illustre, dans le cas des zones Zd et Zg, tracées sur le condenseur C pour sa coopé- ration avec un filament f transversal, une disposition différente pour diffuser les images correspondant à la zone critique Dans ce cas, la zone critique est munie de stries verticales de diffusions, comme re- présenté sur la figure Grâce à ces stries, la lumière correspondant aux images verticales se trouve diffu- sée, de telle sorte qu'elies deviennent acceptables. Les figures 9 a et 9 b illustrent, dans le cas o le condenseur C coopère avec un filament axial, une disposition dans laquelle les demi-zones critiques gauche et droite, Zg et Zdl se trouvent systématique- ment défocalisées par rapport au filament f correspon- dant au foyer interne F du condenseur C Comme on le voit sur la figure 9 b, qui est une vue schématique dans un plan horizontal, on décale les axes des zones Zd et Zg, pour que leurs deux foyers F 1 g, F 2 g, et Fid, F 2 d, se trouvent décalés latéralement à l'hori- 1 1 zontale Le décalage est par ecemple de l'Qordre de 1,5 mm pour un filament agial A Mec une telle disp Q- sition, les images verticales correspondant à la zone critique, se trouvent élargies latéralement, pour venir contribuer à l'éclairage des bas-côtés de la route, ce qui les rend acceptables, et même utiles. Bien entendu, toutes les solutions qui ont été expliquées ci-dessus avec telle ou telle disposition du filament (axial ou transversal), sont indifférem- ment applicables aux deux dispositions D'autre part, d'autres interventions sur la zone critique, à la portée de l'homme de l'art, peuvent être utilisées, l'invention n'étant pas limitée aux modes de défor- mation ou de défocalisation qui ont été décrits, le moyen général de l'invention étant toujours la modi- fication de la forme et/ou de la fonction du réflec- teur dans la zone critique. N% 251-6203 REVENDICATIONS 1 Un projecteur pour véhicule automobile, comportant une source lumineuse munie d'un filament sensiblement cylindrique (f), un réflecteur elliptique (C) à deux foyers, dont l'un (F 1) se trouve au voisi- nage dudit filament, et l'autre (F 2) en avant de ce filament, et une lentille convergente (L) dont le foyer est au voisinage du foyer avant (F 2) du réflecteur, ca- ractérisé en ce que la surface réfléchissante du réflec- teur est modifiée dans une zone critique (Z) du réflec- teur, cette-zone critique (Z) étant définie comme sus- ceptible de projeter sur un écran normalisé des images du filament faisant avec la verticale un angle " pré- déterminé au plus égal à 30 . 2 Un projecteur selon la revendication 1, carc- térisé en ce que le filament ( f est un filament axial, et en ce que la zone critique (Z) est définie par l'in- tersection du réflecteur (C) avec deux plans axiaux (P, P') inclinés de l'angle O sur la verticale. 3 Un projecteur selon la revendication 1, carac- térisé en ce que le filament (f) est un filament trans- versal, et en ce que la zone critique (Z), qui est dou- ble, est sensiblement définie par l'intersection de la surface du réflecteur (C) par deux paires de cylindres de révolution ( 10 g, 11 g; 10 d, 11 d), à gauche et à droite du réflecteur (C), chacune des deux paires de cylindre passant par la projection transversale (Pg, Pd) du foyer interne du réflecteur sur la surface de celui- ci, le rayon des cylindres étant égal au paramètre b de l'ellipsolde définissant ledit réflecteur, et les axes des cylindres se trouvant dans des plans inclinés ( 20 g, 21 g; 20 d, 21 d) de + " par rapport au plan hori- i zontal (H-H), ces plans passant par les pr Qjections du foyer interne (F 1) du réflecteur sur la surface de celui-ci. 4 Un projecteur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la surface de la zone critique (Z) est rendue non réfléchissante ou diffusan te. Un projecteur selon l'une des revenidications 1 à 3, caractérisé en ce que la surface de la zone cri- tique (Z) est revêtue de stries (s) de diffusion. 6 Un projecteur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la zone critique (Z) est déformée symétriquement, dans sa partie gauche et dans sa partie droite, par rapport à sa forme théorique opti- male sur l'ellipsoide de définition du réflecteur (C), de telle sorte que, le foyer interne (F 1 l) de cette z Dne restant inchangé, le foyer externe (F 2) se déplace vers la gauche pour la partie gauche, et vers la droite pour la partie droite (F 2 g, F 2 d) 7 Un projecteur selon l'une des revendications i à 3, caractérisé en ce que la zone critique (Z) est déformée par rapport à la forme théorique coincidant avec la surface géométrique elliptique du réflecteur (C), de sorte que la zone critique (Z) est constituée, à gauche et à droite, par deux portions d'ellipsoide dont les axes sont décalés en translation à gauche et à droite par rapport à l'axe central du réflecteur.