Brevet FR2565029A1 — publié le 19851129

d _ La présente invention concerne le domaine des lam- pes munies d'un réflecteur, telles que celles utilisées pour l'éclairage par projection ou illumination et les projec- teurs. Des lampes munies d'un réflecteur font l'objet de la demande de brevet américain n 589 903 déposée le 14 Mars 1984 au nom de la demanderesse. Cette demande de brevet décrit des lampes comportant plusieurs parties réfléchissan- tes de forme parabolique qui améliorent la forme du faisceau de la lampe. Dans le flux lumineux total en lumens ou les rayons lumineux produits par la source lumineuse des lampes de l'art antérieur munies d'un réflecteur, telles que celle de la demande de brevet américain n 589 903, une proportion indésirable des rayons lumineux est fâcheusement réfléchie par la partie comportant le col de la lampe d'une manière telle que ces rayons réfléchis aboutissent à l'extérieur de la configuration souhaitée ou principale du faisceau et que, par conséquent, ils sont considérés comme inutilisables. Un facteur important contribuant à la réflexion fâcheuse des rayons lumineux est constitué par les dimen- sions de la partie formant le col. Le diamètre est relative- ment grand, étant classiquement de 37 mm. Bien que cette valeur relativement importante du col soit un inconvénient pour la réflexion des rayons lumineux, elle a l'avantage de - 2 - faciliter l'insertion de la monture du filament et de per- mettre une géométrie s'adaptant à la base électrique, et aussi de rendre plus aisée l'adhérence au ciment de la base pendant l'assemblage de la lampe. Bien qu'une valeur élevée du diamètre du col du réflecteur présente certains avantages structurels, elle-reste un inconvénient sur le plan optique. Il serait souhaitable de disposer d'une lampe munie d'un réflecteur qui permette de réduire la quantité indésirable des lumens réfléchis fâcheusement par la partie constituant le col du réflecteur de manière à améliorer le rendement optique global de la lampe même, tout en conser- vant ses avantages sur le plan structurel pour son assem- blage. Par conséquent, la présente invention a pour but de prévoir une lampe à réflecteur plus efficace présentant un col amélioré sur le plan optique de manière à mieux diri- ger les rayons lumineux pour qu'ils restent dans la configu- ration du faisceau lumineux de la lampe et faciliter égale- ment l'assemblage de la lampe elle-même. Selon la présente invention, on prévoit une lampe à réflecteur comportant un col perfectionné qui permet d'augmenter le flux lumineux utile. La lampe comporte un réflecteur concave présentant une partie réfléchissante principale de forme parabolique et un foyer, et une ou plu- sieurs parties réfléchissantes intermédiaires, chacune de forme parabolique et ayant pratiquement le même foyer que la partie principale. La ou les parties réfléchissantes inter- médiaires sont reliées entre elles par des parties de tran- sition. La lampe comprend en outre un col de section réduite qui comporte une première partie cylindrique sensiblement rectiligne, une partie élargie, et une seconde partie cylin- drique sensiblement rectiligne pour adaptation à la base conductrice de la lampe. Le col permet de réfléchir avanta- geusement les rayons lumineux tombant sur sa surface pour les renvoyer dans la configuration utile du faisceau - 3 - lumineux. La suite de la description se réfère aux figures annexées qui représentent respectivement: Figure 1, une lampe à réflecteur selon la présente invention; Figure 2, une vue partielle illustrant la réfle- xion améliorée des rayons lumineux à l'intérieur de la lampe de la figure 1. La figure 1 représente une lampe 10 à réflecteur perfectionnée selon la présente invention. La lampe 10 com- prend un réflecteur concave 12 et une source lumineuse 14 dont le centre géométrique 16 est situé approximativement au foyer du réflecteur 12. Le réflecteur concave comporte une partie réfléchissante 18 de forme parabolique et un foyer, et une partie réfléchissante intermédiaire 20 de forme para- bolique ayant pratiquement le même foyer que la partie prin- cipale 18 et réunie à cette partie par une zone de transi- tion 22 ayant de préférence un rayon de courbure compris entre environ 1,0 mm et environ 3,0 mm. Le réflecteur concave 12 comporte en outre un col 24 qui joue un rôle primordial dans la présente invention, ce col ayant une partie réduite 26, une première partie cylindrique sensiblement rectiligne 28, une partie élargie , et une seconde partie cylindrique sensiblement rectili- gne 32 qui est scellée de manière étanche à une base conduc- trice 34. La partie cylindrique 32 et la partie élargie 30 sont des parties non revêtues, claires, translucides, alors que la partie cylindrique 28, la partie réduite 26, la par- tie intermédiaire 20, la partie de transition 22 et la par- tie principale 18 sont toutes revêtues d'un matériau réflé- chissant tel que l'argent ou l'aluminium. L'axe de la source lumineuse 14 de la lampe 10 peut être de préférence monté verticalement en étant paral- lèle à l'axe de la lampe ou peut être placé horizontalement en étant perpendiculaire à l'axe de la lampe. La source - 4 - lumineuse 14 a des dimensions ni infinies ni infinitésimales et est approximativement centrée au foyer du réflecteur con- cave 12, quelle soit perpendiculaire ou parallèle à l'axe de la lampe 10. La source lumineuse 14 peut être constituée d'un filament de préférence en tungstène, monté entre deux en- trées de courant intérieures 36 et 38 en matériau approprié, tel que du cuivre nickelé. On peut utiliser d'autres sources lumineuses à la place du filament en tungstène, par exemple une lampe aux halogènes à cycle de régénération ou une lampe à décharge d'arc. Ces variantes de sources lumineuses agis- sent en source lumineuses finies. Les entrées de courant intérieures 36 et 38 s'étendent à travers un pied en verre 40 et sont connectées électriquement à des parties appropriées (non représentées) de la base conductrice 34. Un écran thermique 42 réfléchis- sant la lumière ayant une surface supérieure réfléchissante de préférence de forme parabolique, est placé au-dessous de la source lumineuse finie 14 et monté sur le pied en verre 40. Comme on vient de le décrire auparavant, on sou- haite que des lampes à réflecteur telles que la lampe 10 dirigent le plus possible de la lumière émise par la source lumineuse à l'intérieur d'une configuration de faisceau sou- haitée. Dans le flux lumineux total des rayons créés par la source lumineuse des lampes à réflecteur de l'art antérieur, une quantité indésirable de la lumière émise par la source est gaspillée en étant fâcheusement réfléchie par le col de ces lampes de l'art antérieur. Les éléments principaux con- tribuant à cette perte sont constitués par les parties ré- fléchissantes du col qui font sortir les rayons lumineux par les parties claires du col et aussi les font pénétrer dans la base conductrice, ces deux types de réflexion se termi- nant à l'extérieur de la configuration souhaitée du faisceau et les rayons concernés étant donc considérés comme gas- pillés. S'agissant des caractéristique des cols anté- rieurs, on a déterminé qu'on pouvait améliorer leurs carac- téristiques optiques si on pouvait en diminuer le diamètre. Bien qu'il ait été reconnu que la réduction du diamètre du col permettait d'améliorer ses caractéristiques optiques, une telle réduction doit être effectuée de manière à préser- ver les avantages-présent qu'offrent les cols d'un diamètre relativement grand lorsqu'il s'agit de lampes à réflecteur. Comme on l'a discuté précédemment, un diamètre de col relativement grand présente l'avantage de faciliter l'insertion de la monture du filament, et un tel col compor- te la géométrie souhaitable pour son adaptation à la base électrique et son adhérence au ciment de la base lors du montage de la lampe à réflecteur. La présente invention per- met de conserver les avantages précédents en faisant en sorte que: 1 ) la partie cylindrique sensiblement rectiligne 28 ait une dimension facilitant l'insertion du filament pen- dant la fabrication de la lampe, 2 ) une partie élargie 30 soit appariée à la se- conde partie cylindrique, et 3 ) la seconde partie cylindrique ait la géométrie appropriée pour permettre l'adaptation à la base électrique 34 et l'adhérence au ciment de la base pendant la fabrica- tion de la lampe. En général, la présente invention permet de rédui- re pratiquement les réflexions des rayons lumineux associées au col que l'on rencontre dans les dispositifs de l'art an- térieur et qui ont pour conséquence que ces rayons lumineux sont fâcheusement réfléchis hors des parties claires du col et donc de la configuration souhaitée du faisceau. La présente invention permet d'adapter optiquement le col 24 de manière à améliorer le rendement global de la lampe. L'effet global de la lampe à réflecteur 10 est de -6- répartir plus avantageusement le flux lumineux total et les lumens par zone qu'émet la source lumineuse finie 14 pour obtenir le faisceau dirigé souhaité. On décrira maintenant, en liaison avec la figure 2, le fonctionnement de la lampe perfectionnée 10 de la pré- sente invention. La figure 2 représente principalement la meilleure distribution des réflexions des rayons lumineux du col 24 constitué des parties 26, 28, 30 et 32. La figure 2 est une vue partielle de la lampe 10 destinée à illustrer la meilleure direction des rayons lumi- neux 44A... 54C émis par la source lumineuse 14 pour qu'ils se trouvent dans la configuration d-e faisceau souhai- tée. Bien qu'en figure 2 on n'ait illustré que les rayons 44A, 46A... 54C comme étant représentatifs des rayons lumineux émis par la zone centrale de la source lumineuse 14, on comprendra que la pratique de la présente invention s'applique également aux rayons lumineux émis par toutes les parties de la source 14. Le rayon lumineux 44A émis par la source 14 et tombant sur la partie 22 de manière à être avantageusement réfléchi par cette partie sous forme du rayon lumineux 44 pour qu'il se trouve dans la configuration de faisceau sou- haitée est semblable aux rayons lumineux concernant la lampe à réflecteur décrite dans la demande de brevet américain n 589 903 citée précédemment. D'une façon similaire, le rayon lumineux 46A émis par la source 14, tombant sur la partie réfléchissante intermédiaire 20, qui est alors réfléchi sous forme du rayon lumineux 46 sur la partie réfléchissante principale 18 Qo il est réfléchi comme rayon lumineux 46 dans la configuration de faisceau souhaitée est obtenu de la manière décrite dans la demande de brevet américain n 589 903. La présente invention concerne principalement les relations mutuelles entre les rayons lumineux associés au col 24 et l'écran thermique 42 réfléchissant la lumière. La -7présence de cet écran et sa proximité du col 24 au profil optique particulier ont pour effet de réfléchir la lumière qui leur est associée pour qu'elle ait la configuration de faisceau souhaitée de manière plus avantageuse que les lam- pes à réflecteur de l'art antérieur. On peut décrire les avantages offerts par la pré- sente lampe à réflecteur 10 en se reportant tout d'abord aux rayons lumineux 48A... 50B qui se terminent à l'exté- rieur de la configuration souhaitée, même dans la présente invention. Le rayon lumineux 48A émis par la source 14 se propage directement sans être intercepté par l'écran 42, pour tomber sur la partie claire 32 et sortir par cette par- tie, ce rayon constituant donc un gaspillage de lumière. D'une manière similaire, le rayon lumineux 50A émis par la source 14 est réfléchi par la partie réfléchissante 28 sous forme du rayon 50B qui tombe sur la base conductrice 34 qui finalement l'absorbe. La présente invention réduit la surface disponible pour ces types de rayons lumineux 48A et 50B, et est décrite en liaison avec les rayons lumineux 52A... 54C Le rayon lumineux 52A émis par la source 14 tom- be sur la partie de réduction 26 o il est réfléchi sous forme d'un rayon lumineux 52B, lequel tombe à son tour-sur la partie intermédiaire 20 qui le réfléchit sous forme d'un rayon lumineux 52C entrant dans le faisceau souhaité. D'une manière similaire le rayon lumineux 54A émis par la source 14 tombe sur la partie cylindrique 28 o il est ré- fléchi sous forme d'un rayon lumineux 54B, lequel tombe à son tour sur l'écran thermique réfléchissant qui le renvoie sous forme d'un rayon lumineux 54C dans le faisceau sou- haité. Le col 24, plus particulièrement sa partie 28, en même temps que l'écran thermique réfléchissant 42, permet- tent de réduire le nombre des rayons lumineux, qui seraient autrement perdus qu'émet la source 14. La partie 28, et les - 8 - autres parties 26, 30 et 32 du col 24, ont des dimensions classiques dans les gammes indiquées dans le tableau 1. TABLEAU 1 Col 24 Partie réduite 26 Rayon de courbure compris entre 1,4 mm et 4,0 mm. Première partie cylindrique Diamètre intérieur compris sensiblement rectiligne 28 entre 27 mm et 31 mm et longueur entre 6,35 mm et ,4 mm. Seconde partie cylindrique Diamètre intérieur compris sensiblement rectiligne 32 entre 35,6 mm et 38,0 mm et longueur entre 25,6 mm et environ 31 mm. Partie élargie 30 Diamètre intérieur minimum dans la gamme spécifiée pour la partie 28 et diamètre in- térieur maximum dans la gamme spécifiée pour la partie 32. L'écran thermique 42 réfléchissant la lumière a un rayon de courbure compris entre 50,8 mm et 63,7 mm et est séparé des parois de la partie 28 d'une distance comprise entre 1,57 mm et 1,75 mm. En outre, l'écran est placé sur le pied en verre 40 de manière à être situé à une distance de la jonction entre. parties 28 et 30 comprise entre 1,57 mm et 12,7 mm. - La mise en pratique de la présente invention en conformité avec la description venant d'être faite de la lampe à réflecteur 10 apporte une amélioration du rendement d'environ 10 % par rapport aux lampes classiques à réflec- teur. - - Bien que l'on ait décrit la lampe 10 comme compor- tant une partie réfléchissante intermédiaire 20, la présente invention prévoit une ou plusieurs parties réfléchissantes intermédiaires, ayant chacune une forme parabolique et pra- tiquement le même foyer que la partie réfléchissante princi- pale 18 et chaque partie étant respectivement réunie à une ou plusieurs parties de transition 22. - 10 - REVENDICATIONS 1. Lampe (10) à réflecteur, comprenant une base électriquement conductrice (34), un réflecteur concave (12) et une source lumineuse finie (14) ayant son centre géomé- trique situé approximativement au foyer du réflecteur conca- ve, fixée rigidement à un pied électriquement isolant (40); le réflecteur comportant: a) une partie réfléchissante principale (18) ayant une forme parabolique et un foyer; b) une ou plusieurs parties réfléchissantes inter- médiaires (20), ayant chacune une forme parabolique présen- tant pratiquement le même foyer que la partie réfléchissante principale et chaque partie étant respectivement réunie par une ou plusieurs parties de transition (22), et; c) un col (24) permettant de réfléchir avantageu- sement les rayons lumineux tombant sur sa surface pour les renvoyer dans la configuration de faisceau utile de la lampe et comprenant: c1) une partie réduite (26) c2) une première partie cylindrique sensiblement rectiligne (28) c3) une partie élargie (30) et; c4) une seconde partie cylindrique sensiblement rectiligne (32) pour adaptation à la base électriquement conductrice. 2. Lampe (10) à réflecteur selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre: un écran thermique (42) réfléchissant la lumière comportant une surface réfléchissante qui est placée au-des- sous de la source lumineuse (14) et montée sur le pied élec- triquement isolant (40). 3. Lampe à réflecteur selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'écran thermique (42) a une forme parabolique. 4. Lampe à réflecteur selon la revendication 2, - 11 - caractérisée en ce que l'écran thermique (42) est séparé des parois intérieures de la première partie cylindrique sen- siblement rectiligne (28) par une distance comprise entre 1,5 mm et 4,7 mm. 5. Lampe à réflecteur selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'écran thermique (42) est séparé de la jonction de la première partie cylindrique sensiblement rectiligne (28) et de la partie élargie (30) par une distan- ce comprise entre 1,57 mm et 12,7 mm. 6. Lampe à réflecteur selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'une ou plusieurs des parties de tran- sition (22) ont un rayon de courbure compris entre 1,0 mm et 3,0 mm. 7. Lampe à réflecteur selon la revendication 1, caractérisée en ce que dans le col (24): - la partie réduite (26) a un rayon de courbure compris entre 1,4 mm et 4,0 mm; - la première partie cylindrique sensiblement rec- tiligne (28) a un diamètre intérieur compris entre 27 mm et 31 mm et une longueur entre 6,35 mm et 25,4 mm. - la seconde partie cylindrique sensiblement rec- tiligne (32) a une diamètre intérieur compris entre 35,6 mm et 38,0 mm et une longueur comprise entre 25,6 mm et 31 mm, et; - la partie élargie (30) a un diamètre intérieur minimum compris dans la gamme de la première partie cylin- drique sensiblement rectiligne et un diamètre intérieur maximum compris dans la gamme de la seconde partie cylindri- que sensiblement rectiligne. 8. Lampe à réflecteur selon la revendication 1, caractérisée en ce que: la partie d'extension (30) et la seconde partie cylindrique sensiblement rectiligne (32) sont translucides et; - la partie principale (18), la ou les parties - 12 - intermédiaires (20), la ou les parties de transition (22) et la partie réduite (26), et la première partie cylindrique (28) sont revêtues d'un matériau réfléchissant. 9. Lampe à réflecteur selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'axe de la source lumineuse (14) est parallèle à l'axe de la lampe (10). 10. Lampe à réflecteur selon la revendication 1, caractérisée en ce que la source lumineuse (14) est perpen- diculaire à l'axe de la lampe (10). 11. Lampe à réflecteur selon la revendication 1, caractérisée en ce que la source lumineuse (14) est consti- tuée d'un filament en tungstène. 12. Lampe à réflecteur selon la revendication 1, caractérisée en ce que la source lumineuse (14) est consti- tuée d'une lampe aux halogènes à cycle de régénération. 13. Lampe à réflecteur selon la revendication 1, caractérisée en ce que la source lumineuse (14) est consti- tuée d'une lampe à décharge d'arc.