Brevet FR2542063A1 — publié le 19840907

DISPOSITIF D'ECLAIRAGE ANTI-EBLOUISSANT La présente invention concerne les dispositifs d'éclairage antiéblouissants, et se rapporte plus précisément à un dispositif d'éclairage de ce type présentant à l'observateur au moins une surface luminescente, dont le concours est bien délimité, qui est obtenue à partir d'au moins une source de lumière classique, et qui permet d'obtenir un éclairement uniforme ou à répartition modulée. On sait que les dispositifs d'éclairage anti-éblouis- sants de l'état de la technique comprennent tous des systèmes optiques complexes et onéreux, qui sont interposés entre une source de lumière et l'observateur, et qui comportent une lame dépolie traversée par le flux lumineux et destinee à uniformiser ce dernier. En plus des inconvénients de coût et de complexité, liés à la présence des systèmes optiques précités, les dispositifs connus de ce type présentent un mauvais rendement1 du fait notamment de la traversée par le flux lumineux de la lame dépolie. Par l'invention, on se propose de remédier à ces inconvénients,à l'aide dsun dispositif d'éclairage antiéblouissant pour la réalisation duquel il n'est pas nécessaire d'utiliser un système optique complexe. Le principe à la base de l'invention consiste à faire se propager la lumière dans un guide d'onde optique, analogue à une fibre optique mais de section considérablement plus importante que celle dune fibre optique, grâce au phénomène de réflexion totale, et à conduire la lumière à se réfléchir sur une surface diffusante, qui devient lumineuse et sur laquelle la lumière incidente se réfléchit selon un flux lumineux orienté et homogène. A cet effet, le dispositif selon l'invention se caractérise par le fait qu'il comprend - -au moins une source lumineuse, - au moins un élément, de préférence allongé, réalisé en une matière réfringente et très transparente, conformé en guide d'onde lumineuse dans lequel se propage une fraction importante, et de préférence la totalité, de la lumière émise par la source, et - au moins une surface réfléchissante et diffusante, sur laquelle la lumière propagée dans le ou les éléments se réfléchit selon au moins un flux lumineux orienté et à éclairement homogène, de sorte que chaque surface réfléchissante et diffusante soit perçue par l'observateur comme une surface luminescente de contour bien déterminé. Cette réalisation présente l'avantage de ne pas nécessiter de système optique complexe et coûteux, et d'offrir un rendement excellent, puisque la lumière ne chemine que dans des milieux transparents avant de parvenir à la surface réf lé- chissante et diffusante. Afin que le flux lumineux d'éclairement à la sortie du dispositif soit suffisamment homogène, l'un au moins des éléments en matière réfringente et très transparente interposés sur le chemin optique est un élément allongé. Dans une première forme avantageuse de réalisation, la surface réfléchissante et diffusante est une surface extérieure de l'un au moins des éléments en matière réfringente et très transparente du dispositif, sur laquelle la lumière propagée dans le ou les éléments se réfléchit avant de sortir du ou des éléments par au moins une surface transparente de ce ou ces éléments. Dans ce cas, le rendement est amélioré, car la lumière traverse alors des milieux transparents non seulement avant sa réflexion sur la surface diffusante et réfléchissante, mais également après sa réflexion sur~cette surface, jusqu'à sa sortie du dispositif. Les éléments en matière réfringente et très transparente sont avantageusement des éléments pleins, mais il est également possible d'utiliser des éléments creux à surfaces internes réfléchissantes. En particulier, il peut être intéressant que l'élément voisin de la source lumineuse soit un élément creux, percé d'orifices de passage d'un fluide de refroidissement, afin de ventiler et de refroidir la source lumineuse. Chaque surface réfléchissante et diffusante du dispositif peut être réalisée par une surface dépolie, éventuellement recouverte d'un revêtement à surface réfléchissante tournée vers la surface dépolie, mais, que la surface réfléchissante et diffusante soit ou non dépolie, elle peut également être réalisée par incrustation d'une poudre d'une matière réfléchis- sante. Le dispositif selon l'invention est susceptible d'un grand nombre de formes différentes de réalisation. Dans une réalisation de structure très simple, il comprend un unique élément de matière réfringente et très transparente conformé en barreau cylindrique , de section polygonale ou circulaire, accolé par l'une de ses bases à la source lumineuse et dont l'autre base est taillée en biseau et constitue la surface réfléchissante et diffusante du dispositif. Afin d'éclairer des surfaces importantes tout en assurant une bonne uniformité du flux lumineux, le dispositif peut comprendre plusieurs éléments juxtaposés, conformés chacun en barreau, et accolés par l'une de leur extrémité à au moins une source lumineuse et par leur autre extrémité & un élément commun, également en matière réfringente et très transparente, présentant la ou les surfaces réfléchissantes et diffusantes du dispositif. Dans certaines conditions, le dispositif peut comprendre un élément en matière réfringente et très transparente, présentant la ou les surfaces réfléchissantes et diffusantes, et qui reçoit la lumière d'un faisceau droit ou courbé de fibres optiquesZdisposE entre d'une part cet élément et d'autre part au moins une source lumineuse ou au moins un autre élément en matière réfringente et très transparente, disposé lui-meme entre le faisceau de fibre optique et la ou les sources lumineuses. Cette réalisation est en particulier intéressante lorsque le flux lumineux doit subir un changement important de sa direction générale de propagation. Afin d'uniformiser la lumière nécessaire à éclairage de grandes surfaces, il est également possible d'utiliser un dispositif comprenant un élément en matière réfringente et très transparente délimité par une face plane constituant la face transparente de sortie de la lumière, et par une face courbe, constituant la surface réfléchissante et diffusante, dont la concavité est tournée vers la face plane, et qui se raccorde à cette derniere par une extrémité opposée à une partie d'extrémité dans laquelle est aménagé un logement recevant une source lumineuse. Enfin, il est possible que l'orientation de l'une au moins des surfaces réfléchissantes et diffusantes soit variable. La-présente invention sera mieux comprise à l'aide d'exemples de réalisation décrits ci-après à titre non limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels - les figures 1 et 2 sont des vues schématiques en élévation respectivement latérale et de face d'un premier exemple de dispositif, - les figures 3 et 4 sont des vues analogues respectivement aux figures 1 et 2 pour un second exemple de dispositif, - les figures 5 et 6 sont des vues analogues aux figures 1 et 3 respectivement pour un troisième et un quatrième exemples de dispositifs qui comprennent des fibres optiques, - les figures 7a et 7b sont des vues schématiques de la partie supérieure de deux autres exemples de réalisation, dans lesquels une surface réfléchissante et diffusante est orientable, - la figure 8 est une vue schématique de la partie inférieure d'un autre exemple de réalisation dans lequel le barreau est creux, dans une partie proche de la source2 et - les figures 9 et 10 sont des vues analogues aux figures 1 et 2 pour un dernier exemple de réalisation. En référence aux figures 1 et 2, le dispositif comprend une source lumineuse 1, telle qu'un tube au néon, logée dans un boîtier 2 à surface intérieure réfléchissante et de forme semi-cylindrique, qui est accolé par sa face diamétrale contre la face inférieure dgun barreau 3 allongé, de section transversale rectangulaire 7 réalisé en une matière réfringente et très transparente, telle que la matière commercialisée sous la dénomination Altuglass, qui présente un coef ficient de réfraction relativement élevé. La face supérieure du barreau 3, opposée à la face adjacente à la source 1, est coupée en biseau à 450 par rapport à la direction longitudinale du barreau 3, qui correspond à la direction générale de propagation du flux lumineux émis par la source 1.La surface 4 ainsi délimitée est exterieurement traitée afin d'être fortement diffusante. Par exemple, cette surface 4 est dépolie, et recouverte d'un revêtement 5 présentant une surface réfléchissante tournée vers la surface dépolie 4. Dans cette surface 4, dépolie ou non, pourrait être extérieurement incrustée une poudre d'une matière réfléchissante, par exemple une poudre métallique telle qu'une poudre d'aluminium.Les rayons lumineux issus de la source 1, et qui se propagent dans le barreau 3 vers la surface 4, notamment par réflexion totale sur les faces latérales du barreau 3, se réfléchissent sur la surface diffusante et réfléchissante 4 puis se.réfrac- tent vers l'extérieur du barreau 3 en traversant la surface transparente 6, ce qui assure un bon éclairement uniforme pour un observateur placé dans un angle très ouvert sur la droite du barreau 3 si l'on considère la figure 1. Pour cet observateur, la surface 4 apparaît comme une surface lumineuse non aveuglante ni éblouissante, dont le contour est très bien délimité.L'intensité ainsi que la couleur dela-lumière peuvent être modifiées respectivement en réglant la puissance d'émission de la source 1 et en plaçant ,de manière amovible par exemple, entre cette dernière et le barreau 3, un filtre colo r6. Une couche 7 de revêtement réfléchissant entoure l'extrémité inférieure du barreau 3 afin d'empêcher des pertes lumineuses par réfraction vers l'extérieur du barreau 3 dans une zone où les rayons lumineux peuvent tomber sur les faces latérales du barreau 3 avec un angle d'incidence supérieur à l'angle limite de réfraction. Si l'on souhaite réaliser un dispositif présentant une grande surface lumineuse et assurant une bonne uniformité du flux lumineux, on peut juxtaposer, comme cela est représenté sur les figures 3 et 4, plusieurs barreaux 8 parallélé pipédiques et allongés, de section carrée, par exemple huit barreaux 8 disposés en matrice de deux lignes de quatre barreaux chacune, accolées l'une contre l'autre et telles que les quatre barreaux 8 de chaque ligne soient adjacents par l'une de leur face plane d'extrémité (la face inférieure sur les figures 3 et 4) à l'un de deux ensembles émetteurs juxtaposés et constitués chacun d'une source lumineuse telle que la source 1 logée dans un boîtier tel que le boîtier 2 de la figure 1, tandis que par leur autre face plane d'extrémité (la face supérieure sur les figures 3 et 4), les barreaux 8 sont accolés à un côté d'un prisme 9 de section en triangle isocèle rectangle, dont la face 10 correspondant au grand côté opposé à l'angle droit de la section triangulaire, constitue la surface réfléchissante et diffusante, analogue à la surface 4 de la figure 1, tandis que l'autre côté 11 du prisme 9 correspond à la surface transparente 6 de la figure 1. Dans ce cas également, une couche de revêtement réfléchissant 7 peut entourer l'extrémité inférieure des barreaux 8. Comme cela est représenté sur la figure 5, un prisme tel que le prisme 9 des figures 3et4 peut être disposé de la même manière contre une face plane d'extrémité d'un faisceau droit 12 de fibres optiques courtes, dont l'autre face plane d'extrémité est tournée vers un ensemble émetteur constitué d'une source lumineuse telle que 1 et d'un boîtier tel que 2 suries figures à 4, avec interposition d'un système optique 13 de répartition de la lumière émise par la source 1 dans les différentes fibres optiques du faisceau 12. Si la direction générale de propagation du flux lumineux dans le dispositif doit subir un changement important d'orientation, le dispositif peut comprendre, comme représenté sur la figure 6, un élément 14 agencé sensiblement comme le barreau 3 des figures 1 et 2, et accolé par sa face plane opposée à la surface réfléchissante et diffusante 15 à l'une des deux faces planes d'extrémité d'un faisceau courbé 16 de fibres optiques, dont l'autre face plane d'extrémité est accolée à une face plane d'extrémité d'un second barreau 17 également réalisé en une matière réfringente et très transparente, et adjacent par son autre face plane d'extrémité à un émetteur lumineux constitué d'une source 1 d'un boîtier 2, une couche d'un revêtement réfléchissant 7 entourant, dans cette réalisation également2 l'extrémité du barreau 17 voisine de la source 1 Dans cette réalisation,on fait l'économie d'un système optique de répartition de la lumière dans les différentes fibres optiques du faisceau 16. Sur la figure 7a, on a représenté la partie supérieure d'un dispositif comprenant un prisme 18 découpé dans un tronc de cylindre de section circulaire et solidarisé par le milieu de sa surface réfléchissante et diffusante 19 à un arbre 20 entraîné à volonté en rotation autour de l'axe commun de l'élément 18 et d'un barreau cylindrique de section circulaire 21, dont la face plane de I'elxtrémit8 supérieure est à une faible distance de la base circulaire de l'élément 18. Bien entendu, les éléments 18 et 21 sont tous deux réalisés en une matière réfringente et très transparente.Dans cet exemple, le guide d'onde lumineuse n'est pas continu jusqu'à la surface diffusante 19, mais le jeu entre les éléments 18 et 21 n'introduit qu'une très faible déperdition d'énergie lumineuse, car les faces en regard des éléments 18 et 21 sont perpendiculaires à la direction générale de propagation du flux lumineux, comme cela est le cas aux raccordements entre les éléments 8; 9, 14 et 17 et les faisceaux de fibres optiques 12 et 16 dans les exemples précédents. On peut ainsi changer à volonté l'orientation de la surface réfléchissante et diffusante 19, au besoin en la faisant tourner de manière continue. On a représenté sur la figure 7b un dispositif analogue, dans lequel l'arbre 20 entraîne en rotation un disque plan 22, incliné sur l'axe de rotation et dont la face tournée vers le barreau 21 est une face réfléchissante et diffusante. Sur la figure 8, on a représenté la partie inférieure d'un dispositif comprenant, à proximité de l'émetteur lumineux, un barreau tubulaire 23 en matière r6ringente et très transparente, dont la face interne 24 des parois est réfléchissante. Cet élément tubulaire 23, ainsi que le boîtier 2' enfermant la source de lumière 1, sont percés d'orifices 25 et 26 respectivement, destinés au passage d'un fluide de refroidissement, par exemple de l'air de ventilation de la source 1, afin de refroidir cette dernière en fonctionnement, ce qui peut être obtenu par un effet naturel de cheminée, l'air frais entrant par les orifices 26 du boîtier 2' et l'air chaud s'échappant par les orifices 25 de 1'61émet 23, qui peuvent être distri buées sur deux niveaux différents le long de cet élément 23. Sur les figures 9 et 10, on a représenté un dispositif adapté à l'éclairement de grandes surfaces et constitué d'un bloc massif de matière réfringente et très transparente, délimité par une surface transparente plane 28 et par une surface réf léchissante et diffusante courbe 29, qui se raccordent par une arête d'extrémité 30 du dispositif opposée à une partie d'extrémité dans laquelle deux plans séquents 31 et 32 délimitent un logement pour une source lumineuse telle que 1 entourée par un boîtier 33 à fond arrondi et à surface int6- rieure réfléchissante, qui est fixé sur l'extrémité inférieure du bloc 27.Le profil de la surface courbe 29 est tel qu'elle réfléchit tous les rayons lumineux reçus soit directement de la source 1, soit après réflexion totale sur la face interne de la surface 28,et que ces rayons réfléchis par la surface courbe 29, traversent la surface transparente 28 et sortent du bloc 27. Les surfaces diffusantes planes ot~courbes des dispositifs décrits ci-dessus permettent d'uniformiser l'Eclai- rement reçu et de créer éventuellement des effets décoratifs en donnant par exemple un clairement à répartition modulée. Sans que l'énumération en soit exhaustive, les dispositifs selon l'invention peuvent être utilisés avec intérêt pour la signalisation nocturne, non seulement routière mais également indicative au sens large et en particulier pour la signalisation notamment des issues de secours dans les soussols, les parkings, les salles de- spectacle, etc, pour la publicité pour la décoration, pour assurés un éclairage diffus dans les intérieurs, aux murs, aux plafonds, pour éclairer des tableaux et d'autres oeuvres d'art, pour faire office de luminaires de toutes sortes, de veilleuses, d'éclairage de croisement etc...Dans toutes les applications, des dispositifs selon l'invention permettront de dispenser un éclairage sans être la source d'un éblouissement ou d'un aveuglement des observateurs, et tout en étant d'un rendement très supérieur aux dispositifs d'éclairage indirect conventionnels. Dans les différentes réalisations du dispositif selon l'invention, il est avantageux que l'entrée de la lumière à l'intérieur du ou des blocs ou éléments en matière réfringente et très- transparente se fasse à travers des surfaces, telles que les surfaces 31 et 32 dans l'exemple représenté sur les figures9 et 10, qui sont planes ou courbes et dont l'orientation est calculée pour que la réfraction qui en résulte ait pour effet de diminuer l'angle d'arrivée des rayons lumineux sur les surfaces transparentes du ou des blocs. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux exemples de réalisation décrits ci-dessus, mais elle concerne également les différentes variantes qu'il est possible de leur apporter. L'invention concerne également des dispositifs dans lesquels l'une au moins des surfaces diffusantes est constituée directement par la section d'une extrémité d'un faisceau de fibres optiques, droit ou courbe, tel que les faisceaux 12 et 16 des figures 5et 6, accolé par son autre extrèmité à une extrémité d'un barreau, tel que 17 sur la figure 6, dont la surface latérale est réfléchissante, et qui est lui-même accolé par son autre extrémité à la source lumineuse. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'éclairage anti-éblouissant,présentant à l'observateur au moins une surface luminescente, dont le contour est bien délimité, caractérisé par le fait qu'il comprend - au moins une source lumineuse (1), - au moins un élément (3,8,9,14,17,21,23,27), de préférence allongé, réalisé en une matière réfringente et très transparente, conformé en guide d'onde lumineuse dans lequel se propage une fraction importante, et de préférence la totalité, de la lumière émise par la source (1), et - au moins une surface réfléchissante et diffusante (4,10,15,19,22,29) sur laquelle la lumière propagée dans le ou les éléments se réfléchit selon au moins un flux lumineux orienté et à éclairement homogène. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la surface réfléchissante et diffusante est une surface extérieure (4,10,15,19,29) de l'un au moins (3,9,14, 18,27) des éléments en matière réfringente et très transparente du dispaitif,sur laquelle la plus grende partie parfis re propagée dans le ou les éléments se réfléchit avant de sortir du ou des éléments par au moins une surface transparente (5,11,28) de ce ou ces éléments. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que l'un au moins des éléments (3,8,9,14,17,18,21,27) réalisé en une matière réfringente et très transparente est un élément plein. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que l'un au moins des éléments (23) réalisé en une matière réfringente et très transparente, et de préférence voisin de la source lumineuse (1), est un élément creux à surfaces internes réfléchissantes, et de préférence percé d'orifices (25) de passage d'un fluide de refroidissement. 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que l'une au moins des surfaces réf lé- chissantes et diffusantes (4,10,15,19,22,29) est une surface dépolie, éventuellement recouverte d'un revêtement (6) à surface réfléchissante tournée vers la surface dépolie. 6. Dispositif selon lune des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que l'une au moins des surfaces réf lé- chissantes et diffusantes est réalisée par incrustation dlune poudre d'une matière réf léchissante. 7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait qu'il comprend un unique élément (3) conformé en barreau cylindrique de section polygonale ou circulaire, adjacent par l'une de ses bases à la source lumineuse (1) et dont l'autre base est taillée en biseau et constitue la surface réfléchissante et diffusante ( 4) du dispositif. 8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait qu'il comprend plusieurs éléments juxtaposés (8) conformés chacun en barreau , et adjacents par l'une de leur extrémité à au moins une source lumineuse (1) et par leur autre extrémité à un élément commun (9) également en matière réfringente et très transparente, et présentant la ou les surfaces réfléchissantes et diffusantes (10). 9. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait quU > l comprend un élément en matière réfringente et très transparente (9,14) présentant la ou les surfaces réfléchissantes et diffusantes (lu,15) et qui reçoit la lumière d'un faisceau droit ou courbé de fibres optiques (12,16), disposé entre d'une part cet élément (9,14) et d'autre part au moins une source lumineuse (1) ou au moins un autre élément (17) en matière réfringente et très transparente disposé lui-même entre le faisceau de fibres optiques (12,16) et la ou les sources lumineuses (i). 10. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait qu0il comprend un élément (27) en matière réfringente et très transparente délimité par une face plane (28), constituant la face transparente de sortie de la lumière,et par une face courbe (29)'constituant la surface réfléchissante et diffusanteS dont la concavité est tournée vers la face plane (28) et qui se raccorde à cette dernière par une extrémité opposée a une partie d'extrémité dans laquelle est aménagé un logement (31,32) recevant une source lumineuse (1). 11. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait que l'orientation de l'une au moins des surfaces réfléchissantes et diffusantes (19822) est variable. 12. Dispositif selon l'une des revendications 1 è lO caractérisé par le fait que l'entrée de la lumière è l'int6- rieur de l'un au moins des éléments ( 27 ) en matière réfrin gente et très transparente se fait au travers d'au moins une surface (31,32) plane ou courbe dont l'orientation est telle que la réfraction qui en résulte a pour effet de diminuer l'angle d'arrivée de la lumière sur l'une au moins des surs faces transparentes ( 28 ) de l'élément. 13. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6 caractérisé par le fait que l'une au moins des surfaces diffusantes est constituée directement par la section d'un faisceau de fibres optiques (12816) accolé à au moins un élément (17) en matière réfringente et très transparente.