Brevet FR2588059A1 — publié le 19870403

L'invention concerne un appareil d'éclairage et plus particulièrement un appareil d'éclairage à sour- ces multiples comportant un système optique à réflecteurs multiples. Des procédés antérieurs destinés à offrir une possibilité de réglage de l'intensité de l'éclairage produit par un appareil d'éclairage reposent généralement soit sur une augmentation de la puissance ou de la dimen- sion de la source de lumière, soit sur un accroissement du nombre de sources de lumière dans un seul appareil d'éclairage. Par exemple, le brevet des Etats-Unis d'Amé- rique N 3 927 313 décrit un appareil d'éclairage à usage chirurgical comportant plusieurs sources indivi- duelles de lumière disposées régulièrement autour d'un axe central. Cependant, un problème posé par des têtes lumineuses classiques à sources multiples est qu'elles produisent de multiples faisceaux lumineux individuels qui, eux-mêmes, produisent de multiples ombres lorsqu'ils sont coupés. On a consenti des efforts visant à réduire la formation d'ombres. Le brevet- des Etats-Unis d'Amérique N 4 037 096 décrit une tête lumineuse à une seule source utilisée avec un système optique à réflecteurs multiples. Les rayons lumineux sont dirigés au moyen des réflecteurs multiples afin d'aborder la zone éclairée en formant un angle avec l'axe de symétrie de l'appareil d'éclairage, au lieu d'être parallèles à l'axe. Du fait que les rayons lumineux abordent les objets sous tous angles, ils ten- dent à passer autour de l'objet, réduisant ainsi la formation d'ombres sur la zone souhaitée. La demande de brevet des Etats-Unis d'Améri- que N 754 704, déposée le 15 Juillet 1985 sous le titre "MULTIPLE SOURCE LIGHTING FIXTURE" s'attaque également au problème de la réduction des ombres multiples. Dans certaines applications, par exemple la chirurgie cardiovasculaire, une plus grande plage d'éclairement est préférée. Les têtes d'éclairage à source unique ne fournissent pas à la fois une forte intensité et une large plage d'éclairement. Pour obtenir l'intensité souhaitée, on doit limiter la plage d'éclaire- ment ou augmenter la puissance de l'ampoule. Pour obtenir une grande plage, on réduit l'intensité. En Europe, la tendance est d'associer de plus grandes lampes chirur- I0 gicales, destinées à produire une plus grande plage d'éclairement, à une lampe plus petite, de plus forte intensité, pour localiser ou souligner une zone cri- tique. Lorsque l'on utilise un appareil d'éclairage pour diverses applications, à savoir celles demandant une forte intensité et celles demandant une grande plage, l'appareil d'éclairage doit pouvoir être réglé pour convenir aux différents besoins. Plusieurs appareils d'éclairage disponibles dans le commerce présentent 2Q certaines possibilités de réglage par modification de la position de l'ensemble de l'appareil d'éclairage par rapport à la surface de travail ou par un position- nement compliqué de la source de lumière. Par exemple, en modifiant la distance comprise entre la source de lumière et le réflecteur de l'appareil d'éclairage, on peut faire varier la dimension de la plage et l'inten- sité. Il existe la nécessité de disposer de moyens permettant de régler l'intensité et la plage d'éclaire- ment dans un appaeil d'éclairage à sources lumineuses multiples afin que cet appareil convienne à diverses applications d'éclairage. Il existe en outre la nécessité de disposer de moyens de réglage simples à utiliser et ne nécessitant pas de déplacer l'ensemble de l'appa- reil d'éclairage ou les sources de lumière. L'invention propose un perfectionnement apporté à des appareils d'éclairage permettant de régler la plage et l'intensité de l'éclairement en fai- sant tourner l'un des réflecteurs de l'appareil d'éclai- rage. Le perfectionnement peut être incorporé dans un appareil d'éclairage à plusieurs sources de lumière destinées à émettre des rayons lumineux, et au moins un réflecteur, appareil dans lequel le réflecteur super- pose les diverses sources de lumière dans une disposition espacée radialement, entourant partiellement l'axe de symétrie de l'appareil d'éclairage afin de recevoir les rayons lumineux et de les projeter sur une surface de travail. Le perfectionnement comprend un second réflec- teur placé en alignement axial avec l'axe de symétrie de l'appareil d'éclairage et disposé au-dessous des diverses sources de lumière. Le second réflecteur, qui est superposé au premier réflecteur et entouré partielle- ment par celui-ci, comporte plusieurs sections de surfa- ce distinctes, chacune des sections de surface étant associée à l'une, différente, des sources de lumière afin de recevoir des rayons lumineux émis par cette source et de les projeter sur le premier réflecteur. Chaque section de surface comporte au moins deux parties radialement adjacentes dont l'une présente une surface finie destinée à diffuser les rayons lumineux qui en sont projetés et l'autre présente une surface finie destinée à renforcer les rayons lumineux qui en sont projetés. Le second réflecteur est monté de façon à tourner sur l'axe de symétrie de l'appareil d'éclairage pour placer sélectivement la partie diffusante ou la partie renforçatrice des sections de surface au-dessous db chaque source de lumière afin de permettre un réglage sélectif de la plage et de l'intensité des rayons Ii- neux projetés par l'appareil d'éclairage. La partie diffusante présente avantageuse- un fini texturé et la partie renforçatrice présente avantageusement un fini spéculaire. L'aire de la surface de la partie texturée est avantageusement égale ou supé- rieure à celle de la partie spéculaire. Dans une autre forme de réalisation, chaque section de surface peut comporter plus de deux parties, les parties radialement adjacentes de chaque section de surface présentant une progression graduelle allant d'un fini texturé à au mains un fini moins texture et à un fini spéculaire. L'appareil comporte avantageusement huit sources de lumière à chacune desquelles est superposé un réflecteur de source qui entoure partiellement cette source et qui est disposé de façon à recevoir les rayons lumineux émis de la source, lequel réflecteur super- pose et projette les rayons lumineux ainsi reçus sur le second réflecteur. Chaque réflecteur de source com- prend avantageusement un filtre traversé par les rayons lumineux réfléchis avant qu'ils atteignent le second réflecteur. Dans la forme de réalisation de l'appareil d'éclairage à huit sources de lumière, huit sections de surface sont disposées radialement autour du second réflecteur. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nulle- ment limitatif et sur lesquels: la figure i est une élévation avec coupe axiale partielle de la forme préférée de réalisation du réflecteur selon l'invention placé dans un appareil O30 d'éclairage; la figure 2 est une élévation du réflecteur de la figure 1; et la figure 3 esb une vue en plan de dessus du réflecteur de la figure 1. Les figures 1 à 3 illustrent la forme pré- férée de réalisation de l'appareil 10 d'éclairage et du réflecteur 66 selon l'invention. Bien que l'appareil d'éclairage soit représenté comme étant une lampe à usage chirurgical, il est évident à l'homme de l'art que les moyens perfectionnés permettant de régler l'in- tensité et la plage d'éclairement peuvent être utilisés avec tout appareil d'éclairage comportant de multiples sources de lumière et un système réflecteur convenable. La forme préférée de réalisation de l'appa- reil 10 d'éclairage comprend, d'une façon générale, une enveloppe extérieure 20, un ensemble porte-lampes et un système réflecteur 60. L'ensemble porte-lampes comprend plusieurs, et avantageusement huit à douze, lampes ou sources 42 de lumière à halogène et filament de tungstène. Chaque source de lumière 42 est associée fonctionnellement à, et maintenue dans, un réflecteur de source contigu 64 et est placée au- dessus d'un filtre 50 disposé dans une ouverture 34 d'un bâti 30. Les sour- ces multiples 42 de lumière peuvent être disposées dans une zone relativement petite et doivent être placées chacune avec précision par rapport au réflecteur associé 64 pour produire une plage lumineuse précise. Dans une forme préférée de réalisation, chaque réflecteur 64 de source présente un diamètre de rebord d'environ cm. L'ensemble portelampes 40 est disposé dans le bâti 30 au-dessus d'une ouverture 22 de l'enveloppe extérieure 20. Le bâti 30 est une structure cylindrique comportant des nervures radiales 32 s'étendant vers l'extérieur, un fond 33 définissant les ouvertures 34 et un élément annulaire intérieur 36. Il y a avantageuse- ment huit à douze ouvertures 34, associées chacune à une source de lumière 42 et agencées circonférentielle- ment sur le pourtour de l'élément annulaire 36. Des parties 38 relient le bâti 30 à l'enveloppe extérieure au moyen d'une vis. Des parties 39 relient le bâti à un réflecteur concave 62, également au moyen de vis. Des saillies partant du bâti 30 supportent un filtre , ainsi que des garnitures convenables et une bague de retenue (non représentée) dans chaque ouverture 34. Une plaque 44 maintient des douilles de lampes 46 aux- quelles les réflecteurs 64 des sources et les sources de lumière 42 sont suspendus. L'ensemble porte-lampes comprend également un capot 41 et une poignée 45. Un boulon 24 passe à travers le fond 33 du bâti 30 pour relier un guide 56 à un bloc 26. Un axe 28 relie le bloc 26 à une poignée 25. Une plaque de lentille 72 et une plaque inférieure 74 de capot maintiennent entre elles une lentille 70 afin de suppor- ter sa partie centrale. La lentille 70 est avantageuse- ment une lentille diffusante apportant de l'uniformité à la plage d'éclairement. Les bords extérieurs de la lentille 70 sont maintenus par des anneaux 78 d'ajuste- ment que des boulons relient à la lentille 70, au réflec- teur concave 62 et à l'enveloppe extérieure 20. Le système réflecteur 60 comprend des réflec- teurs de source 64, un réflecteur 66 dirigé vers l'exté- rieur, de configuration particulière, et un grand réflec- teur concave 62 espacé vers l'extérieur. Chaque réflec- teur de source 64 possède avantageusement des propriétés de "miroir froid". Les réflecteurs de source 64 ont avantageusement des réflecteurs en verre à revêtement dichroique qui favorisent la suppression de l'énergie infrarouge rayonnante à travers la face arrière de l'appa- reil d'éclairage 10. Les filtres 50 sont avantageusement des filtres arrondis à revêtement de miroir chaud, conçus pour effectuer une correction de couleur. La chaleur supplémentaire est évacuée par des évents ménagés dans le réflecteur concave 62. La chaleur s'échappe à travers l'espace 82 formé entre l'enveloppe extérieure 20 et le réflecteur concave 62. Tous moyens convenables pour éliminer la chaleur vers la partie supérieure de l'appa- reil d'éclairage 10 et l'éloigner de la surface à éclai- rer peuvent être utilisés. Le réflecteur 66 dirigé vers L'extérieur est placé au-dessous du bâti 30, en alignement axial avec l'axe de symétrie 12 afin que les rayons lumineux provenant des sources de lumière 42 soient dirig és, à travers les filtres 50, sur la surface 90- du réflecteur 66. La surface 90 du réflecteur 66 comprend une. partie supérieure plate 92 présentant une ouverture 93 dans laquelle passe l'axe 28. La surface 90 comprend également une première partie incurvée 94 et une seconde partie 96. Le réglage de la plage et de l'intensité de l'éclairement est rendu possible par le réflecteur 66 dirigé vers l'extérieur, qui est monté de façon à pouvoir tourner sur l'axe de symétrie 12 au moyen de la poignée 25. Le réflecteur 66 comprend plusieurs sec- tions de surface distinctes 98, avantageusement huit à douze de ces sections. Une telle section doit être placée au-dessous de chaque source de. lumière 42 afin de recevoir les rayons lumineux émis par cette source.. Dans la forme de réalisation représentée, chaque section de surface comprend deux parties radiale- ment adjacentes 100 et 102, bien que plus de deux parties par section de surface puissent être souhaitables dans certaines applications. Chacune des parties 100 et 102 présente un fini de surface différent. La partie 100 possède une surface qui est hautement polie afin de présenter un fini spéculaire destiné à renforcer les rayons lumineux qui arrivent sur cette partie. La partie !02 possède un fini texturé afin de diffuser les rayons lumineux qui arrivent sur cette partie. Plus la texture est forte, c'est-à-dire plus la texture est rugueuse, plus grande est la diffu- sion de la lumière et, par conséquent, plus grande est la plage d'éclairement. Cependant, l'intensité de l'éclai- rement diminue. Suivant les applications prévues pour un appareil d'éclairage particulier et les plages d'éclai- rage souhaitées, la texture de la partie 102 peut être modifiée de façon appropriée, au stade de la fabrication, pour convenir à diverses applications. De façon similaire, plus le poli du fini spéculaire de la partie 100 est élevé, plus intense est la lumière. La partie 100 peut également être modifiée de façon appropriée par le fabri- cant pour convenir à divers besoins. Dans certaines applications, il peut être souhaitable que chaque section de surface 98 comprenne plus de deux parties afin d'offrir une plus grande variété de possibilités d'éclairement. Par exemple, la texture peut présenter un accroissement progressif passant gra- duellement d'un fini hautement spéculaire à un fini moins spéculaire et à un fini légèrement texture, et ainsi de suite, jusqu'à des finis de plus en plus rugueux. En variante, il peut y avoir plusieurs parties distinctes, différemment finies. L'aire de la surface de la partie texturée 102 est avantageusement égale ou supérieure à celle de la partie spéculaire 100. Dans la forme préférée de réalisation, la partie spéculaire 100 présente une largeur d'environ 12,5 à 19 mm. Le réflecteur 66 peut être réalisé en matière plastique résistant aux températures élevées afin de tolérer l'échauffement continu de l'appareil d'éclairage 10. La matière plastique est avantageusement moulée par injection afin de respecter de très étroites toléran- ces portant sur la dimension des surfaces et de présenter des qualités de fini pouvant être reproduites de façon constante d'une section à l'autre et d'un réflecteur à l'autre. Le réflecteur est ensuite soumis à une métal- lisation sous vide par laquelle sont formés une base d'aluminium de haute pureté et un revêtement protec- teur. Bien que l'aluminium soit préféré, toute matière réfléchissante convenable peut être utilisée. En faisant tourner le réflecteur 66 autour de l'axe de symétrie 12, on peut régler sélectivement la plage et l'intensité de l'éclairement. Dans une forme de réalisation de l'appareil 10 d'éclairage comportant huit sources de lumière 42, on peut faire tourner le réflecteur 66 d'environ 22,5 pour obtenir des variations entre des éclairements de haute intensité et de faible intensité et des plages allant de dimensions relativement faibles à des dimensions relativement grandes. En référence à la figure 1, chaque source de lumière 42 projette sa lumière sur le réflecteur intégré 64 qui lui est associé. Les rayons sont réfléchis vers le bas à travers les filtres 50 afin que les rayons lumineux réfléchis possèdent une composante direction- nelle principale globalement parallèle à l'axe de symé- trie 12. Les rayons arrivent donc sur les première et seconde parties de surface 94 et 96, respectivement, d'une surface 90 du réflecteur 66 et sur la partie 100 ou 102 placée de façon à recevoir les rayons lumineux. La configuration particulière de la surface 90 disperse les rayons vers l'extérieur sur le réflecteur 62, sous un meilleur angle, ce qui mélange les rayons provenant des multiples sources de lumière. Les rayons arrivant sur le réflecteur 62 sont projetés à travers la lentille et abordent la zone à éclairer sous un certain angle par rapport à l'axe prolongé 12 de symétrie de façon que la totalité des rayons finisse par couper l'axe prolongé 12 s'ils ne sont pas arrêtés par la surface à éclairer. En inclinant l'approche des rayons lumineux, on réduit notablement la formation d'ombres lorsqu'un objet est introduit sur le trajet des rayons. Si les rayons provenant de multiples sources de lumière étaient dirigés parallèlement à l'axe 12, il se formerait de multiples ombres en cas d'interruption des multiples faisceaux. Le réflecteur perfectionné 66 offre un moyen permettant de régler l'intensité et la plage d'éclaire- ment, lequel moyen est aisé à utiliser et présente un comportement en fonctionnement pouvant être reproduit de façon constante d'un appareil d'éclairage à un autre. De plus, les multiples sources de lumière 42 présentent une redondance telle que la perte d'une source de lumière 42 n'affecte pas notablement l'intensité de l'éclairement ni ne dégrade la plage d'éclairement. Même après une destruction partielle par grillage, la plage d'éclaire- ment reste pratiquement, et de préférence totalement, inchangée. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à l'appareil d'éclairage décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. 1 1 REVENDICATIONS 1. Appareil d'éclairage comportant plusieurs sources de lumière (42) destinées à émettre des rayons lumineux, et au moins un réflecteur (62) qui est super- posé aux sources de lumière qu'il entoure partiellement et desquelles il est radialement espacé, autour de l'axe de symétrie (12) de l'appareil d'éclairage, afin de recevoir des rayons lumineux et de les projeter, l'appa- reil d'éclairage étant caractérisé en ce qu'il comporte un second réflecteur (66) en alignement axial avec l'axe de symétrie de l'appareil et placé au-dessous des sources de lumière de façon que le premier réflecteur cité lui soit superposé et l'entoure partiellement, le second réflecteur comportant plusieurs sections distinctes (98) de surface associées chacune à l'une, différente, des sources de lumière afin d'en recevoir des rayons lumineux et de les projeter sur le premier réflecteur, chaque section de surface comportant au moins deux par- ties radialement adjacentes (100, 102), une première partie (102) présentant une surface finie pour diffuser les rayons lumineux qui en partent et la seconde partie (100) présentant une surface finie pour renforcer les rayons lumineux qui en partent, le second réflecteur étant monté de façon à pouvoir tourner sur l'axe de symétrie de l'appareil d'éclairage pour placer sélective- vement la partie diffusante ou la partie renforeatrice des sections de surface au-dessous des sources de lumière afin de permettre un réglage sélectif de la plage et de l'intensité des rayons lumineux projetés-par l'appa- reil d'éclairage. 2. Appareil selon la revendication 1, carac- térisé en ce que la partie diffusante présente un fini texturé et la partie renforçatrice présente un fini spéculaire. 3. Appareil selon la revendication 2, carac- térisé' en ce que chaque section de surface comprend plus de deux parties et en ce que lesdites parties radialement adjacentes de chaque section de surface présentent une progression allant graduellement d'un fini texturé à au moins un fini moins texturé et à un fini spéculaire. 4. Appareil selon la revendication 1, carac- térisé en ce que l'aire de la surface de la partie diffusante est égale ou supérieure à celle de la partie renforçatrice. 5. Appareil selon la revendication 1, carac- térisé en ce qu'il comporte huit sources de lumière disposées circonférentiellement autour de l'axe de symé- trie et huit sections de surface disposées radialement sur le pourtour du second réflecteur. 6. Appareil selon la revendication 1, carac- térisé en ce qu'un réflecteur (64) de source est super- posé à chaque source de lumière qu'il entoure partielle- ment, ce réflecteur étant disposé de façon à recevoir des rayons lumineux émis par la source associée à laquel- le il est superposé, et à réfléchir les rayons lumineux ainsi reçus sur le second réflecteur. 7. Appareil selon la revendication 6, carac- térisé en ce qu'il comporte aussi plusieurs filtres (50) placés chacun audessous de l'un des réflecteurs de source afin que les rayons lumineux provenant de ce réflecteur passent à travers le filtre avant d'arriver sur le second réflecteur. 8. Appareil selon la revendication 1, carac- térisé en ce que le second réflecteur présente une cour- bure concave annulaire tournée vers le haut. 9. Appareil d'éclairage destiné à réaliser l'éclairement d'une surface de travail sous-jacente, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs sources de lumière (42) émettant des rayons lumineux et disposées circonférentiellement autour de l'axe de symétrie (12) de l'appareil, un système réflecteur destiné à modifier la direction et mélanger les rayons lumineux émis afin de projeter les rayons lumineux d'une manière telle qu'ils convergent sous un angle aigu par rapport à l'axe de symétrie de l'appareil, ces rayons lumineux conver- gents formant une plage d'éclairement sur la surface de travail, le système réflecteur comprenant plusieurs premiers réflecteurs (64) de source associés chacun fonctionnellement à l'une des sources de lumière et entourant au moins partiellement cette source afin d'en recevoir directement des rayons lumineux et de les réflé- chir pour qu'ils possèdent une composante direction- nelle principale globalement parallèle à l'axe de symé- trie de l'appareil d'éclairage, un deuxième réflecteur (66) en alignement axial avec l'axe de symétrie de l'appa- reil d'éclairage et placé au-dessous des réflecteurs de source, ce deuxième réflecteur étant configuré de façon à recevoir les rayons lumineux réfléchis par les réflecteurs de source d'une manière telle que les rayons lumineux réfléchis adjacents provenant de réflecteurs de sources adjacents se chevauchent partielléeehtt le deuxième;réflec- teur étant configuré de façon à disperser vers l'exté- rieur, à partir de l'axe de symétrie de l'appareil, ces rayons lumineux réfléchis et se chevauchant, le deuxième réflecteur comportant plusieurs sections dis- tinctes (98) de surface associées chacune à l'une, dif- férente, des sources de lumière afin d'en recevoir des rayons lumineux, chaque section de surface comportant au moins deux parties radialement adjacentes (100, 102), une première partie (102) présentant une surface finie de façon à diffuser les rayons lumineux et l'autre partie (100) présentant une surface finie de façon à renforcer les rayons lumineux, le second réflecteur étant monté de façon à pouvoir tourner sur l'axe de symétrie pour placer sélectivement les parties diffusantes ou les parties renforçatrices au-dessous des sources de lumière afin de permettre un réglage sélectif de la plage et de l'intensité des rayons lumineux projetés par l'appa- reil d'éclairage, ce dernier comportant un troisième réflecteur (66) espacé radialement des premier et deuxième réflecteurs, en alignement axial avec l'axe de symétrie de l'appareil, le troisième réflecteur entourant au moins partiellement les premiers réflecteurs et le deu- xième réflecteur afin que le troisième réflecteur reçoive les rayons lumineux dispersés provenant du deuxième réflecteur et les projette pour qu'ils convergent en formant ledit angle aigu avec l'axe de symétrie de l'appa- reil d'éclairage pour produire ladite plage d'éclaire- ment. 10. Appareil selon la revendication 9, carac- térisé en ce que le réflecteur présente une première surface incurvée (94) et une seconde surface incurvée (96) dont le diamètre est plus grand que celui de la première surface incurvée. 11. Appareil selon la revendication 10, caractérisé en ce que la première surface incurvée est une surface concave annulaire, tournée globalement vers le haut, ayant un bord inférieur duquel part radialement la seconde surface incurvée, dans une direction orientée approximativement vers l'extérieur et vers le bas.