Brevet FR2551180A1 — publié le 19850301

l 2551180 La présente invention a trait à des luminaires pour la distribution de lumière dans une zone et, en particulier, à des luminaires pour association à des guide-lumière. Le brevet US 4 260 220, publié le 7 Avril 1981, au nom de Lorne A Whitehead décrit un guide-lumière prismatique permettant de transmettre la lumière à grande distance Ce système permet d'éclairer une zone à l'aide d'une source centrale de lumière telle que le soleil, ou quel10 que autre source convenablement située. La présente invention a pour but de proposer un luminaire pour association à un système de guide-lumière. On atteint ce but de l'invention, ainsi que d'autres, grâce à un luminaire présentant une structure creu15 se longitudinale à section sensiblement constante, une partie déterminée de l'aire de paroi étant en diélectrique transparent à surfaces intérieure et extérieure sensiblement en "octature", ce mot étant défini plus loin Le luminaire comporte encore des mécanisme d'émission de lumiè20 re destinés à permettre à la lumière de s'échapper de la structure Les mécanismes d'émission de lumière peuvent comporter un ou plusieurs des éléments suivants: surfaces non planes, surfaces rugueuses, arêtes arrondies dans la surface cannelée, défauts d'homogénéité des parois et dis25 positifs modifiant l'angle de la direction de la lumière; Suivant un autre aspect de l'invention, une autre partie de l'aire de paroi de la structure creuse peut présenter des surfaces rendues réfléchissantes. Suivant un autre aspect de l'invention, le lumi30 naire peut encore comporter des moyens situés dans la structure creuse pour modifier la distribution angulaire de la lumière I 1 peut s'agir d'écrans diffusants et/ou de miroirs Le miroir ne doit pas être à la fois perpendiculaire à l'axe du luminaire et plan. Suivant un autre aspect de l'invention, la structure creuse du luminaire peut avoir une section rectangulaire définie par quatre parois, chacune des parois présen- 2 2551180 tant des surfaces intérieure et extérieure sensiblement en "octature" Les mécanismes d'émission de lumière peuvent être placés dans l'une au moins des parois En outre, une matière fortement réfléchissante peut recouvrir cer5 taines des parois pour-réfléchir toute la lumière à travers les parois. De nombreux autres buts et aspects de l'invention ressortiront de la description détaillée donnée cidessus en se référant aux dessins annexés, sur lesquels: 10 Fig 1 représente un luminaire suivant la présente invention. Fig 2 représente un exemple de mécanisme de libération de lumière. Fig 3 représente un second exemple de mécanis15 me de libération de lumière. Fig 4 est un diagramme indiquant l'intensité de la lumière libérée sur la longueur d'un luminaire. Fig 5 est un schéma d'un luminaire à écran diffusant. Fig 6 est un diagramme de l'intensité de la lumière libérée dans un luminaire à écran diffusant. Fig 7 est un schéma d'un luminaire à miroir. Fig 8 est un diagramme de l'intensité de la lumière libérée dans un luminaire à miroir; et Fig 9 représente une autre réalisation de luminaire selon la présente invention. Comme décrit dans le brevet US 4 260 220 précité, le guide-lumière prismatique est une structure creuse longitudinale en une matière diélectrique transparen30 te dont les parois présentent des surfaces intérieure et extérieure planes qui sont en "octature" Le mot "octature" signifie que, pour une section donnée de la structure: 1) toutes les surfaces intérieures d'une sec35 tion, c'est-à-dire les surfaces d'une section situées dans le volume d'air creux, sont soit perpendiculaires, soit parallèles entre elles, 3 2551180 2) les surfaces extérieures d'une section sont soit perpendiculaires, soit parallèles entre elles, et enfin, 3) les surfaces intérieures font un angle de 450 avec les surfaces extérieures. Ce guide-lumière maintient un faisceau à l'intérieur de sa structure tant que l'angle g de direction du faisceau est inférieur à une valeur maximale déterminée qui dépend de l'indice de réfraction 1 de la matière 10 diélectrique tel que déterminé par l'équation: = cos-1 1-n 2 sin 2 ( 22,5 ) 2 9 max 2 5 Omax = 1-sin 2 ( 22,50) Pour un plastique acrylique pour lequel = 1,5, 9 max est de 27, 60 Le guide-lumière prismatique donnera donc un faisceau de lumière ayant une distribution spatiale déterminée dépendant de la grandeur du guide et une distribution angulaire comprise entre 9 max et + 9 max. max maxUne réalisation de luminaire 10 pour un tel guide-lumière est représentée sur la figure 1 Le luminaire 10 est composé de quatre parois ll faites de feuilles de matière transparente dont les surfaces intérieures et extérieures sont en octature de la même manière que le guide-lumière lui-même Les parois ll sont réunies l'une 25 à l'autre dans les coins 12 Bien qu'on ait représenté une structure à section rectangulaire constante, la section peut avoir une forme quelconque et peut être variable pourvu que les surfaces intérieures et extérieures demeurent sensiblement en octature. En outre, la structure comporte encore des mécanismes de libération de lumière assurant une émission contrôlée de lumière à partir de la structure Un premier type de mécanisme d'émission de lumière peut faire partie des parois 11 elles-mêmes Le mécanisme d'émission du 35 luminaire 10 est constitué par des arêtes arrondies 21 situées là ou les surfaces se rencontrent pour former les parois cannelées extérieures 11, comme représenté sur la 4 -2551180 figure 2 Un autre mécanisme d'émission est constitué par des surfaces non planes, telles que des surfaces 31, situées sur les surfaces extérieures cannelées des parois 11, comme représenté sur la figure 3 Un troisième méca5 nisme d'émission est constitué par des aspérités superficielles des parois 11 Un autre mécanisme d'émission peut comporter des défauts d'homogénéité de la matière diélectrique des parois 11 Un second type de mécanisme d'émission est constitué au sein même de la structure creuse O 10 par des éléments réfractifs ou réfléchissants, situés dans la structure creuse ou près de la surface des parois 11, qui diffractent ou dévient la lumière pour porter l'angle de direction de la lumière au-delà de l'angle maximum déterminé pour la lumière à guider Tous les mécanismes 15 d'émission assurent l'émission contrôlée de lumière à partir du luminaire 10. Quand de la lumière pénètre à une extrémité du luminaire 10, elle est émise sur la longueur de celui-ci, et, par conséquent, l'intensité de la lumière présente dans le luminaire 10 diminue sur la longueur de celui-ci. La figure 4 présente un diagramme de l'intensité de la lumière dans un tel luminaire Toutefois, on désire habituellement que la brillance de la lumière soit sensiblement constante sur la longueur du luminaire La brillan25 ce B de la lumière libérée sur la longueur du luminaire est fonction de l'intensité I de la lumière présente dans le luminaire au point considéré, de la divergence angulaire 9 de la lumière et dela fraction de libération F par réflexion, c'est-à-dire B c C I 9 F L'augmentation des mécanismes d'émission sur la longueur du luminaire augmente la fraction d'émission F en permettant de maintenir B constante sur la longueur du luminaire Cette technique peut toutefois soulever des problèmes de fabrication car ces mécanismes d'émission doivent varier de façon complexe 35 sur la longueur du luminaire Une seconde technique pour l'obtention du profil souhaité de luminosité B consiste à faire varier la section 2 552551180 de la structure d'une manière provoquant l'émission de lumière de la façon désirée. Une troisième technique pour l'obtention du profil souhaité de luminosité B consiste à modifier-l'angle 5 de divergence g de la lumière présente dans le luminaire. On peut obtenir ce résultat au moyen d'un ou plusieurs écrans diffusants placés dans le luminaire, comme indiqué schématiquement sur la figure 5, ou au moyen de miroirs, comme indiqué schématiquement sur la figure 7 Sur la fi10 gure 5, un écran diffusant 51, réalisé en matière translucide, est placé au milieu du luminaire 50 L'écran 51 provoque un changement brusque de l'angle de divergence g de la lumière le traversant dans le luminaire, émettant la lumière avec une brusque hausse d'intensité comme représenté 15 sur le diagramme de la figure 6. Sur la figure 7, un miroir 72 est situé à l'extrémité 71 du luminaire 70 De ce fait, la lumière qui atteint l'extrémité 71 se trouve réfléchit et simultanément -son angle de divergence g se trouve augmenté La lu20 minosité est dont plus grande à l'extrémité 71 qu'au milieu de luminaire 70, comme représenté sur la figure 8. En particulier, en choisissant avec soin le degré d'augmentation de l'angle de divergence g, il est possible d'obtenir le même niveau de luminosité B aux deux extré25 mités du luminaire 70 Bien que la figure 7 représente un miroir convexe 71, l'angle de divergence g peut être augmenté par d'autres types de miroirs pourvu que le miroir soit à la fois non perpendiculaire à l'axe et non plan. Comme noté ci-dessus à propos de la figure 1, le luminaire 10 peut comporter une ou plusieurs parois ll faites de feuilles de matière diélectrique présentant des surfaces-intérieures et extérieures en octature, mais avec des mécanismes de libération Les autres parois peu35 vent être hautement réfléchissantes grâce à des surfaces transformées en miroir qui absorbent une partie de la lumière, ou grâce à des parois de guide-lumière prismatique 6 2551180 à surfaces en oct:ature a,;tefois, lorsqu'on utilise des mécanismes de libération dans une ou plusieurs des parois et/ou des écrans diffusants ou des miroirs dans le luminaire, une partie de la lumière s'échappe à travers les parois du guide-lumière prismatique Pour éviter ceci, on peut, comme représenté sur la figure 9, recouvrir toutes les surfaces extérieures à travers lesquelles on ne souhaite pas que la lumière s'échappe d'une surface qui soit hautement réfléchissante et qui ne soit pas un réflecteur spéculaire plat, de façon que les rayons réfléchis aient plus de chance d'être renvoyés à travers la paroi du guidelumière prismatique du luminaire Une surface réfléchissante diffusante serait l'idéal pour former une telle surface Ainsi, le luminaire 90 comporte trois parois de guide-lumière prismatique 91 et une paroi 92 à mécanismes d'émission pour l'émission de lumière 93 En outre, les trois parois 91 sont recouvertes d'une matière diffusante hautement réfléchissante 94, telle que miroirs, peintures blanche, plastique blanc, papier blanc ou tissu blanc La matière 94 renverra par réflexion toute lumière de fuite dans le luminaire 90 de façon qu'elle puisse être libérée à travers la surface désirée 92. On pourra apporter de nombreuses modifications aux réalisations décrites ci-dessus, sans sortir pour 25 autant du cadre de l'invention, et la description cidessus est donc dépourvue de tout caractère limitatif. 7 2551180 REVENDICATIONS 1 Luminaire pour système guide-lumière caractérisé en ce qu'il comprend: une structure longitudinale creuse à section sensiblement constante, une partie déter5 minée de l'aire de paroi de la structure creuse étant en matière transparente et présentant des surfaces intérieures et extérieures qui sont sensiblement en octature; et un ou plus d'un mécanismes d'émission de lumière ( 21, 31) pour la libération de lumière à partir de la structure creuse. 2 Luminaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie restante de l'aire de paroi de la structure creuse présente une surface rendue réfléchissante. 3 Luminaire selon la revendication 1 ou 2, ca15 ractérisé en ce que le ou les mécanismes d'émission de lumière comportent des moyens de modification de l'angle de la direction de la lumière. 4 Luminaire selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le ou les mécanismes d'émission 20 de lumière comportent une surface de paroi ( 11) rugueuse. Luminaire selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le ou les mécanismes d'émission de lumière comportent une surface de paroi ( 11) non plane. 6 Luminaire selon l'une des revendications 1 à 25 5, caractérisé en ce que le ou les mécanismes d'émission de lumière comportent des arêtes arrondies dans la surface cannelée de la paroi ( 11). 7 Luminaire selon la revendication 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte encore des moyens ( 51 i 72) si30 tués dans la structure creuse pour modifier la distribution angulaire de la lumière. 8 Luminaire selon la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens modificateurs sont un écran diffusant ( 51). 9 Luminaire selon la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens modificateurs sont un miroir ( 72). O 10 Luminaire selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la structure creuse présente une section rectangulaire définie par quatre parois ( 11), chacune des parois présentant des surfaces intérieure et exté5 rieure sensiblement en octature. 11 Luminaire selon la revendication 10, caractérisé en ce que le ou les mécanismes d'émission de lumière sont situés dans l'une au moins des parois (i 1). 12 Luminaire selon la revendication ( 11), carac10 térisé en ce que la matière réfléchissante recouvre un certain nombre des parois pour renvoyer la lumière qui s'échappe à travers les parois. 13 Luminaire selon la revendication 12, caractérisé en ce que la matière réfléchissante est une matière 15 diffusante hautement réfléchissante.