Brevet FR2570801A1 — publié le 19860328

2570801' La présente invention concerne un projecteur de lumière comprenant une enveloppe constituée intérieurement d'une ou plusieurs surfaces réfléchissantes concaves, ayant de préférence la forme d'un paraboloide de révolution et d'une sphère, ainsi que d'un élément émetteur de lumière placé au foyer de la surface réfléchissante principale ou à proximité de celui-ci et monté sur les supports conducteurs de courant, ladite enveloppe étant fermée par une plaque transparente de recouvre- ment. Comme cela est bien connu, ce type de projecteur de lumière, couramment appelé phare PAR, formé de verre dur moulé sous pression et pourvu d'une enveloppe ayant la forme d'un paraboloYde de révolution qui est aluminisée sur son côté intérieur, combine dans une seule unité les propriétés favorables du corps de lampe. L'enveloppe réfléchissante parabolique est obturee par une plaque de recouvrement constituée de verre et pourvue d'un motif profilé. Le motif est essentiel pour obtenir la forme désirée du faisceau lumineux. En fonction du motif de la plaque de recouvrement, le faisceau peut être du type ponctuel ou étalé. La largeur du faisceau lumineux est habituellement caractérisee par l'angle correspondant à la moitié de l'intensité lumineuse maximale. Cet angle est typiquement de 12 à 15 pour un projecteur de lumière à éclairement "ponctuel" et de 35 à 40 pour un projecteur de lumière à éclairement "étalé". La campagne d'austérité lancée récemment pour réaliser des économies de consommation d'énergie a conduit à l'examen des besoins en énergie des phares PAR. Des recherches ont été faites pour trouver des procédés permettant de réduire la quantité de lumière rayonnee sur le côté extérieur de la zone caractérisee par le demi-angle, par déviation d'une partie de cette lumière dans le faisceau utile, c'est-à-dire dans la zone utile définie par ledit demi-angle. Plusieurs de ces tentatives sont connues à l'heure actuelle. Dans le brevet DE-A-3 125 168, on décrit un projecteur de lumière à étalement dans lequel les surfaces réfléchissantes sont composées de parties en forme de paraboloYde et de sphère. Le foyer du paraboloYde et le centre de la sphère coïncident. Les rayons lumineux arrière qui ne sont pas initialement réfléchis sur le miroir parabolique sont renvoyés au foyer du miroir sphérique placé dans la section rétrécie du projecteur de lumière, l'élément émetteur de lumière étant placé au centre dudit miroir sphérique, de façon à dévier ces rayons lumineux émis vers l'arrière dans le faisceau de lumière utile correspondant à une réflexion secondaire. Cependant, dans ce cas, la partie centrale de la lumière divergente émise par le projecteur de lumière, c'est-à-dire la partie du faisceau non dirigée vers le miroir paraboloYdai est inutilisée. Dans un autre agencement décrit dans le brevet DE-A-3 150 195, une tentative est faite pour utiliser la partie centrale du faisceau diver- gent de l'élément émetteur de lumière qui n'est pas rayonnée dans la direction du miroir paraboloidal en rendant le faisceau convergent par l'intermédiaire d'un ensemble de prismes concentriques qui sont disposés sur la surface intérieure de la plaque de recouvrement. Bien que les rayons lumineux rayonnés vers l'avant soient collectés par l'ensemble de prismes concentriques, un effet de déformation indésirable de la répar- tition de lumière est exercé sur le faisceau lumineux primaire conver- gent qui est réfléchi par le miroir paraboloYdal. La présente invention a pour but de créer un dispositif au moyen duquel la lumière divergente centrale dirigée vers l'avant est rendue convergente de façon que le faisceau lumineux primaire réfléchi par la surface réfléchissante principale reste non affecté. Conformément à l'invention, l'objectif précité est atteint en plaçant un miroir convexe de déviation de lumière entre l'élément émetteur de lumière et la plaque de recouvrement de façon que ce miroir projette le faisceau lumineux divergent émanant de l'élément émetteur de lumière sur une surface réfléchissante concave. En correspondance, la présente invention concerne un projecteur de lumière dont l'enveloppe est constituée par une ou plusieurs surfaces réfléchissantes intérieures concaves, présentant de préférence la forme d'un paraboloTde de révolution et d'une sphère, et comportant un élément émetteur de lumière placé au foyer de la surface réfléchissante princi- pale, ou à proximité de celui-ci, et monté sur les supports conducteurs de courant, et dans lequel l'enveloppe est pourvue d'une plaque transpa- rente de recouvrement tandis qu'un miroir convexe est placé entre l'élément émetteur de lumière et la plaque de recouvrement, sa surface réfléchissante étant disposée en face de l'élément émetteur de lumière et en face de la ou les surfaces réfléchissantes concaves. Avec le dispositif conforme à l'invention, le rendement du projec- teur de lumière peut être amélioré en rendant convergent le faisceau lumineux qui autrement serait étalé dans un grand angle spatial. On peut ainsi obtenir la même intensité d'éclairement avec une puissance d'en- trée réduite, ce qui permet de réaliser un système économisant de l'énergie. Des mesures additionnelles peuvent être prises pour augmenter encore la convergence du faisceau lumineux. Ainsi, le diamètre du miroir convexe peut être rendu égal au diamètre de la plus petite ouverture de la surface réfléchissante principale en forme de paraboloide (à + 1/8 de diamètre près). En outre, si on donne au miroir convexe la forme d'un hyperboloYde de révolution, la lumière du projecteur de lumière peut être dirigée de la même manière que si elle avait été émise par une source ponctuelle de lumière. Le miroir convexe doit de préférence être disposé coaxialement aux surfaces réfléchissantes concaves, (au moins à la surface réfléchissante principale en forme de paraboloide). Pour améliorer la possibilité de divergence du faisceau lumineux, l'agence- ment le plus favorable du miroir convexe en forme d'hyperboloYde consiste à faire coïncider un foyer du miroir convexe au-moins avec le foyer de la surface réfléchissante principale en forme de paraboloyde. D'après l'expérience, le moyen le plus efficace pour concentrer la lumière consiste à placer le miroir convexe à une distance égale à 1/3 de l'espacement entre l'élément émetteur de lumière et la plaque de recouvrement, ladite distance étant mesurée à partir de l'élément. Les propriétés optimales de concentration sont obtenues avec des projecteurs de lumière du type PAR 38 si la distance entre les deux foyers du miroir convexe est choisie de façon à ne pas dépasser la longueur de l'élément émetteur de lumière, mais égale à au moins 1/3 de cette longueur. L'agencement peut être considéré conmme optimal lorsque les points limites des diamètres du miroir convexe en forme d'hyperboloide sont situés sur des droites reliant les points-de jonction de la surface réfléchissante principale en forme de paraboloîde et de la plaque de recouvrement avec le foyer de la surface réfléchissante principale et lorsque le diamètre du miroir convexe présente une longueur égale à celle du diamètre de la plus petite ouverture de la surface réfléchis- sante principale. Dans ce cas, tous les rayons lumineux divergents sont réfléchis vers la surface réfléchissante principale mais tous les rayons lumineux parallèles traversent sans obstruction la plaque de recouvre- ment. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mis en évidence dans la s'uite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence au dessin annexé dans lequel la figure unique représente un mode de réalisation du projecteur de lumière conforme à l'invention, comportant des surfaces réfléchissantes présen- tant la forme d'un paraboloïde de révolution et d'une sphère et un miroir convexe en forme d'hyperboloïde de révolution. L'enveloppe du projecteur de lumière représenté sur la figure est constituée intérieurement par une surface réfléchissante 4 en forme de paraboloide de révolution, et constituant la surface réfléchissante principale, et en outre par une surface réfléchissante sphérique 6 ainsi que par une surface réfléchissante 5 en forme de paraboloide de révolu- tion. L'enveloppe est obturée de façon étanche sur sa face frontale par une plaque de recouvrement 2. Un élément émetteur de lumière 1, par exemple un enroulement hélicoïdal en tungstène, est fixé sur des sup- ports conducteurs de courant 7 et 8. A une distance égale au tiers de l'espacement entre l'élément émetteur de lumière 1 et la plaque de recouvrement 2, cet espacement étant mesuré à partir de l'élément, il est prévu un miroir convexe 3 en forme d'hyperboloide de révolution et qui est disposé coaxialement aux surfaces réfléchissantes 4, 5 et 6. Dans l'agencement représenté, les foyers des surfaces réfléchissantes 4, et 6 et le foyer extérieur F1 du miroir convexe 3 coïncident. La longueur du plus grand diamètre D du miroir convexe 3 est égale à la longueur du diamètre de la plus petite ouverture de la surface réflé- chissante 4 en forme de paraboloide et le prolongement tangentiel du miroir convexe 3 en forme d'hyperboloïde au-delà du diamètre D vient sensiblement couper la ligne de jonction de la surface réfléchissante 4 et de la plaque de recouvrement 2. La distance entre le foyer extérieur Fl et le foyer intérieur F2 du miroir convexe 3 en forme d'hyperboloïde est à peu près égale à la moitié de la longueur de l'enroulement hélicoïdal en tungstène servant d'élément émetteur de lumière 1 et au moins égale à 1/3 de cette lon- gueur. Le centre de l'enroulement hélicoTdal en tungstène est situé au foyer F1 et la lumière émise par cet élément se propage initialement sur la partie d'angle I jusqu'à la surface réfléchissante 4 en forme de paraboloide, à partir de laquelle elle est réfléchie sous la forme d'un faisceau lumineux convergent. La lumière se propageant sur la partie d'angle II parvient sur la surface réfléchissante sphérique 6, à partir de laquelle elle est réfléchie vers le foyer F1, puis après une réflexion secondaire sur la surface réfléchissante 4, cette partie de lumière rejoint également le faisceau lumineux convergent. L'influence de la surface réfléchissante arrière 5 en forme de paraboloYde peut être négligée par rapport aux effets des autres surfaces. En l'absence d'un miroir convexe 3, la lumière rayonnée dans la partie d'angle III relativement large sortirait de la lampe sous la forme d'un faisceau lumineux divergent. Le miroir convexe 3 en forme d'hyperboloYde et qui est placé sur le trajet des rayons lumineux dans la partie d'angle III, oblige les rayons à se réfléchir sur sa surface en direction de la surface réfléchissante 4 grâce à quoi ces rayons sont rendus convergents d'une manière semblable à ce qui a été décrit pour la partie d'angle I. Ces rayons lumineux sont réfléchis par la surface réfléchissante 4 comme s'ils étaient émis par un point virtuel, c'est- à-dire à partir du foyer F2. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés et elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art, sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Projecteur de lumière comprenant une enveloppe constituée intérieurement par au moins une surface réfléchissante concave, un élément émetteur de lumière placé au foyer d'une surface réfléchissante principale ou à proximité de celui-ci et monté sur des supports conduc- teurs de courant, et une plaque transparente de recouvrement fermant ladite enveloppe, caractérisé en ce qu'un miroir convexe (3) est placé entre ledit élément émetteur de lumière (1) et ladite plaque de recou- vrement (2) et agencé de façon que sa surface réfléchissante soit disposée en face dudit élément émetteur de lumière (1) et en face de ladite surface réfléchissante concave (4, 5, 6). 2.- Projecteur de lumière comprenant une enveloppe constituée intérieurement par des surfaces réfléchissantes concaves en forme de paraboloïde de révolution et de sphère, un élément émetteur de lumière placé au foyer d'une surface réfléchissante principale en forme de paraboloYde ou à proximité de celui-ci, et montée sur des supports conducteurs de courant, ainsi qu'une plaque transparente de recouvrement fermant ladite enveloppe, caractérisé en ce qu'un miroir convexe (3) est placé entre ledit élément émetteur de lumière (1) et ladite plaque de recouvrement (2) et est agencé de façon que sa surface réfléchissante soit disposée en face dudit élément émetteur de lumière (1) et en face desdites surfaces réfléchissantes concaves (4, 5, 6). 3.- Projecteur de lumière selon la revendication 2, caractérisé en ce que la longueur du diamètre dudit miroir convexe (3) est égale au diamètre de la plus petite ouverture de ladite surface réfléchissante principale (4) (à + 1/8 de diamètre près). 4.- Projecteur de lumière selon la revendication 2, caractérisé en ce que la surface dudit miroir convexe (3) présente la forme d'un hyperboloYde de révolution et est coaxiale à ladite surface réfléchis- sante principale (4) en forme de paraboloide. 5.- Projecteur de lumière selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'un des foyers dudit miroir convexe (3) coïncide avec le foyer de ladite surface réfléchissante principale (4) en forme de paraboloîde. 6.- Projecteur de lumière selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit miroir convexe (3) est placé à une distance égale à 1/3 de l'espacement entre ledit élément émetteur de lumière (1) et ladite plaque de recouvrement (2), cette distance étant mesurée à partir dudit élément (1). 7.- Projecteur de lumière selon la revendication 4, caractérisé en ce que la distance entre les deux foyers (F1, F2) du miroir convexe (3) est au moins égale à 1/3 de la longueur dudit élément émetteur de lumière (1). 8.- Projecteur de lumière selon la revendication 3, caractérisé en ce que les prolongements tangentiels au-delà du plus grand diamètre du miroir convexe (3) viennent sensiblement couper la ligne de jonction de ladite surface réfléchissante principale (4) et de ladite plaque de recouvrement (2).