Brevet FR2626347A1 — publié le 19890728

La présente invention a trait d'une façon générale aux projecteurs d'éclairage, notamment pour véhicules automobiles, et concerne plus particulièrement un projeur du - type comprenant une source lumineuse, un réflecteur du genre parabolique essentiellement focalisé sur ta source et dont Itaxe définit l'axe optique du- projecteur, ainsi qu'unie glace, je réflecteur étant bordé en haut et en bas par deux joues essentiellement planes et horizontales. De tels projecteurs modernes ont une hauteur relativement faible, si bien que les joues occupent une surface importante tout en étant inopérantes sur le plan optique. Plus précisément, elles reçoivent de la source, en pure perte, une quantité substantielle de flux lumineux. On connaît déjà dans la technique antérieure, par le brevet -français n.O 2 G57 246 au nom de la Demanderesse, un projecteur de ce type dont la joue supérieure est agencée pour. renvoyer vers la route, entre le véhicule et la plage éclairante du faisceau principal, les rayons reçus de la source. Mais une telle solution ne prévoit pas de faire participer ces rayons au faisceau proprement-dit et lton ne peut pas parler de récupération de- flux du point de vue du faisceau principal. La présente invention vise à pallier les inconvénients de la technique antérieure et à proposer un projecteur dans lequel la lumière émise vers les joues supérieure et inférieure soit effectivement récupérée pour pleinement participer au faisceau lumineux recherché, tel qu'un faisceau de route. A cet effet, la présente invention concerne un projecteur, notamment pour véhicule automobile, susceptible d'engendrer un faisceau lumineux concentré suivant un axe optique Ox donné et du type comprenant une source lumineuse, un refIdcteur comportant un fond, du genre parabolique focalisé au voisinage de la source et dont l'axe constitue ledit axe optique Ox, et deux joues essentiellement planes s'étendant vers l'avant au-dessus et au-dessous du fond, ainsi qu'une glace de fermeture, caractérisé par le fait qu'll comprend en outre des moyens récupérateurs du flux lumineux émis par la source en direction des joues pour outils participent au faisceau, constitués par une première surface réfléchissante formée sur chaque joue pour renvoyer les rayons issus de la source vers le voisinage du foyer d'une seconde surface réfléchissante essentiellement paraboliqut et d'axe parallèle audit axe optique Ox. D'autres aspects, buts et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée suivante de formes de réalisation préférés de celle-å, donnée à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels - la figure I est une vue en coupe verticale axiale schématique d'un projecteur de la technique antérieure, - la figure 2 illustre dans une vue en coupe verticale axiale schématique le principe d'une première forme de réalisation d'un projecteur de l'invention, - la figure 3 est une vue en coupe verticale axiale d'une forme de réalisation pratique du projecteur de la figure 2, - la figure 4 est une vue de dessus en plan d'une partie du projecteur de la figure 3, I - la figure 5 illustre dans une vue en coupe schématique perpendicu lairement à l'axe optique une variante du principe illustré sur la figure 2, - la figure 6 illustre dans une vue en coupe verticale axiale schématique le principe d'une seconde forme de réalisation d'un projecteur de la présente invention - la figure 7 est une vue en coupe verticiale axiale dune forme de réalisation pratique du projecteur de la figure 6, - la figure 8 illustre dans une vue en coupe axiale schématique le principe dlune troisième forme de rsalisatioon d'un projecteur de la présente invention - la figure 9 est une vue en coupe verticale axiale dtune forme de réalisation pratique du- projecteur de la figure 8, et - la figure 10 illustre dans une vue en coupe verticale axiale une variante du principe de réalisation de la figure 8. En référence tout d'abord à la figure 1, un protecteur de la technique antérieure comprend une lampe la0 (non représentée sur cette figure) pourvue d'un filament incandescent axial 02, un réflecteur 200 comportant un fond 210 en forme générale de parabol & e d'axe Ox définissant l'axe optique du projecteur et de foyer F situé au voisinage du filament, ainsi qu'une joue supérieure 220 et une joue inférieure 23D essentiellement planes et horizontales, délimitant les bords supérieur et inférieur du fond 210 et s'étendant vers l'avant à partir de ce dernier. Le projecteur comprend également une glace de fermeture 300. Comme on le comprend aisément seule la partie du flux lumineux émise par le filament vers le fond 210 participe effectivement à la formation du faisceau concentré recherché (angle selide #1 9 rayons 1) En revanche, le flux lumineux substantiel émis vers les deux joues 220, -230 (angles #2 2 3 rayons tels que R2, R3) est irrémédiablement perdu. En pratique, dans un tel projectut connu, la récupération du flux pour former le faisceau ne dépasse pas 30 à 40 % du flux total issu du filament. On a représenté schématiquement sur la figure 2 un projecteur suivant un premier principe de l'invention. Il comprend dans son ensemble les mêmes éléments que le projecteur connu de la figure 1, désignés par les mêmes numéros de référence, mais chacune des joues 220, 230 comporte une partie réfléchissante de forme sphérique, respectivement 222, 232, essentiellement centrée sur le foyer F du fond parabolique 210. Ainsi, un rayon lumineux tels que R2 émis par le filament 102 en direction de la zone sphérique 222 est réfléchi par celle ci pour repasser au voisinage dudit filament et donc du foyer F, puis atteindre le fond 210 et, après une deuxième réflexion, participer utilement au faisceau lumineux recherdlé en étant orienté, à la sortie du projecteur, essentiellement parallèlement å l'axe optique Ox On a représenté sur la figure 3 une forme de réalisation pratique du prosecteur de la figure 2. Afin d'une part de minimiser l'encombrement en hauteur des joues 220, 230 devant avoir les propriétés énoncées ci-dessus, et d'autre part de pouvoir prolonger les zones sphériques 222, 232 bien en avant des points théoriques P2, P3 de la figure 2, au-délà desquels lesdites zones occulteraient en partie le faisceau engendré par le fond 210 du réflecteur, chaque zone 222, 232-est conformée en un miroir sphérique de Fresnel g en d'autres termes, elle est constituée par une pluralité d'anneaux réfléchissants étagés, respectivement 222 a, 232a, en forme de portions de sphères de rayons différents et centrées approxi- mativement sur le foyer F, reliées entre eux par des dépouilles, respectivement 222b, 232b De préférence, les dépouilles sont orientées radialement, comme représenté, afin de ne recevoir sensiblement aucun flux lumineux susceptible d'engendrer un rayonnement parasite. Comme on peut l'observer1 il est préférable dteviter qu'une zone sphérique ne réfléchisse les rayons vers la zone sphérique opposée, ce qui correspondrait à des rayons lumineux perdus pour la formation du faisceau (rayon en pointillé R3 sur la figure 2). A cet effet, il est avantageux que, dans la section verticale représentée, la zone parabolique de fond 210 stér;endB vers le haut et vers le bas approximativement jusqutà l'aplomb du foyer F.On peut démontrer que ceci est obtenu en choisissant pour le réflecteur 200 une hauteur h sensiblement égale à quatre fois la distance focale f de réflecteur de fond 210. De la sorte, on assure que tout rayon lumineux émis par le filament 102 en direction d'une zone sphérique 222 ou 232 soit réfléchi en direction du fond 210. On a représenté sur la figure 4 une vue en plan de la joue inférieure 230 d'un réflecteur d'un projecteur conforme à l'invention. On peut y observer la zone récupératrice 232 formee d'anneaux sphériques centrés sur le foyer F ainsi qu'un certain nombre de zones qui, par conception, sont non récupératrices. Ainsi, la zone 234 est en l'espèce une zone qui, si elle etait sphérique, réfléchirait les rayons lumineux en direction de la partie sphérique de la joue opposée et non vers le fond 210 (cas d'un prcdecteur. dont la hauteur est inférieure à quatre fois la distance focale dudit fond). La zone 236 illustrée n'et pas récupératrice dans la mesure où les rayons lumineux qu'eile réfléchirait seraient dirigés vers le trou de fond 212 du réflecteur, destiné au passage du culot 104 de la lampe 100 (figure 3). Enfin la zone 238 est en l'espèce choisie non ré;:upératrice dans la mesure où elle reçoit une quantité de flux lumineux extremement modeste.. Mais il est bien entendu que cette zone 238 potirra le cas échéant être pourvue d'anneaux sphériques réfléchissants. Comme on l'a indiqué plus haut, il est nécessaire que les zones sphériques des joues ne soient qu'approximativement centrées sur le foyer F, dans le cas où ce dernier se situe précisément sur le filament 102. En effet, il faut éviter que le filament ne tienne lieu d'occulteur vis--à-vis des rayons réfléchis par les zones récupératrices. Une solution particulière à cette difficulté est illustrée sur la figure 5. Comme on peut l'observer, les joues comportent, à la place des zones sphériques de la figure 2, des zones ellipsoïdales, respects vement 223, 223' et 233, 233', qui ont pour premier foyer commun - le foyer F du parabolode- de fond 21Q et pour seconds foyers deux points, respectivement F2, F3, situés latéralement de part et d'autre du foyer F, à une petite distance. La réflexion sur les zones récupératrices des joues crée de la Sorte deux sources lumineuses virtuelles, respectivement 52et 53 de part et d'autre du filament 102. il est clair qu'un tel projecteur va engendrer dans le faisceau lumineux de sortie des rayons lumineux dont l'orientation présente un écart substantiel en direction latérale par rapport à l'axe optique Ox. Ceci s'avère avantageux dans le cas d'un faisceau de route, qui présentera ainsi avant toute déviation par la glace de fermeture la largeur substantielle recherchée, en même temps que la concentration centrale fournie par le filament 102 en coopération avec le réflecteur de fond. 210. Bien entendu, en première approximation, les ellipsotdes pourront tre remplacés par des portions de sphères centrées à ml--chemin des foyers Fi et F2, et F, F3, respectivement En outre, comme dans la réalisation précédente, les surfaces 223, 223' et 233, 233' pourront être réalisées sous forme d'anneaux étagés, à la manière d'ellipsoïdes de Fresnel, pour minimiser l'encombrement du projecteur en hauteur. La figure 6 illustre schématiquement un second principe utilisé pour la récupération du flux émis par le filament 102 vers les joues 220, 230. Les joues comportent des zones respectives en forme de paraboloides, 225, 235, qui possèdent un axe vertical commun A passant par le foyer F du fond parabolique 21û et qui sont focalisées en F. De la sorte, tout rayon tel que R5 émis par le filament en direction d'une zone récupératrice telle que 225 est tout d'abord réfléchi verticalement en direction de la zone recuperatrice opposee 235, puis est à nouveau réfléchi en direction du voisinage du foyer F, pour finalement rencontrer le paraboloide de fond 210 et participer ainsi au faisceau concentré recherché. La distance focale f5 des deux parabololdes 225, 235 est choisie, pour des raisons évidentes de mise en pratique de cette réalisation, sensiblement supérieure à la demi-hauteur du réflecteur de fond 210. Sur la - figure 7 est illustrée une forme de réalisation pratique du projecteur de la figure 6. La distance focale f du fond 210 est choisie, pour les mêmes raisons que celles évoquées plus haut en référenoe à la figure 3, sensiblement égale au quart de la hauteur du réflecteur. Dans cette réalisation, chaque one -parabolique 225, 235 est remplacée par un miroir parabolique de Fresnel constitue d'un ensemble d'anneaux réfléchissants, respectivement 225a, 235a, ayant chacun les propriétés d'un paraboloide ; Ici encore, les dépouilles 225b, 235b réunissant les divers anneaux sont de préférence orientées radialement. Bien entendu, dans cet exemple également, les parabo loties de recupération du flux ne doivent être qu'approximativement focalisés en F, afin d'éviter que le filament 102 n'occulte les rayons apres leur double réflexion sur ces zones. La figure 8 illustre schémaflquement un projecteur dans lequel est mis en oeuvre un autre principe de récupération du flux lumineux émis vers les joues. Dans cette réalisation, les joues 220, 230 comportent des zones réfléchissantes en forme d'ellipsoïdes 227, 237 partageant un premier foyer commun essentiellement- confondu avec le foyer F du parabolo?de de fond 210 et un second foyer commun F7 situé sur l'axe optique Ox à distance substantielle en avant du foyer F. On trouve en outre un miroir auxiliaire 4o6 réalisé sous la forme d'un paraboloïde de révolution focalisé en F7, d'axe confondu avec l'axe optique Ox, et dont le sommet est situé en avant du foyer à droite sur la figure 8). Ce miroir est réfléchissant à sa surface extérieure, et du fait que tous les rayons lumineux reçus des zones récupératrices 227, 237 convergent vers le foyer F7 il a pour propriété de réfléchir ces rayons dans une direction essentiellement parallèle à l'axe optique pour qu'ils participent au faisceau lumineux recherche, On a représenté sur la figure 9 une- forme de réalisation pratique d'un tel projecteur, dans laquelles les ellipsoMes 227, 237 sont remplacés par des miroirs ellipsoïdaux de Fresnel, constitués d'une pluralité d'anneaux 227a, 237a décalés entre eux, afin de donner à chaque joue un encombrement en hauteur aussi minime que possible. En outre, une telle réalisation est avantageuse en ce que le miroir auxiliaire 400, placé en avant de la lampe, peut tenir lieu de cache vis-a-vis de 14 lumière directe émise vers l'avant par le filament 102. il est utile d'occulter ces rayons directs incolores, notamment lorsque le projecteur est susceptible de délivrer un faisceau lumineux coloré (par exemple Jaune) et que cette couleur est donnée par un vernis appliqué sur la surface refléchissante de l'ensemble du réflecteur 200. La figure 10 illustre schématiquement une variante du principe de récupération décrit en référence à la figure 8. Selon cette variante, les ellipsoides 227, 237 sont basculés respectivement vers le haut et vers le bas autour de leur premier foyer commun F de maniere a posséder deux seconds foyers F27 et F37 situés respectivement au-desus et au-dessous de l'axe optique, comme représenté. Dans ce cas, le miroir 400. présente la forme de deux demi-paraboloides de rotation 402, 403 disposés dos à dos, d'axes A2 et A3 parallèles à l'axe optique Qx et de foyers confondus avec les foyers F27, F37. L'effet obtenu est pour l'essentiel identique à celui décrit en référence à la figure 8. Les rayons réfléchis par les ellipsoÎdes 227, 237 (ou par des ellipsoïdes de Fresnel équivalents), convergeant vers les foyers respectifs f27 et F37, Sont donc réfléchis par le miroir auxiliaire 400 dans une direction essentiellement parallèle à l'axe Ox. Sur le plan pratique, 'les divers réflecteurs 200 décrits cl-dessus peuvent être réalisés par moulage dtun seul tenant et métallisation. A cet égard, les zones des joues qui n'ont pas vocation à récupérer le flux émis dans leur direction par le filament (par exemple les zones 234, 236 et 238 de la figure 4) seront avantageusement non métallisées, pour ne pas créer de rayonnement parasite. Mais on peut également envisager de rapporter les loues 220, 230 dans un miroir classique comportant un fond parabolique et deux joues planes, par exemple en prévoyant des glissières sur ces joues planes et des éléments complémentaires sur les joues récupératrices rapportées. Ces dernières, réalises séparément, pourront alors être mises en place par simple coulissement depuis l'avant du projecteur. Enfin, on notera que le miroir auxiliaire 400 décrit en référence aux figures 8 à 10 peut être fixé en position par exemple i l'aide de pattes minces (telles que 410 sur la figure 9) en saillie vers l'avant à partir du porte-lampe. La présente invention n'est pas limitez aux formes de réalisation décrites ci-dessus et représentées sur les dessins, mais l'homme de l'art saura y apporter toute variante conforme à son esprit En particulier, l'invention convient pour tout projecteur susceptible d'émettre un faisceau concentré tel qu'un faisceau de route ou encore un faisceau de croisement obtenu avec un filament sans coupelle et une surface réfléchissante de fond de conception géométrique spéciale. Enfin, dans le cas où l'on souhaite que les rayons lumineux retournant vers le voisinage du foyer F après réflexion sur les joues récupératrices ne traversent pas le volume intérieur de la - lampe, notamment pour éviter des anomalies dans le rayonnement ou un échauffement excessif de ladite lampe. L'homme de l'art saura modifier les surfaces des zones récupératrices en conséquence. R E V E N D I C A T I O N S 1. Projecteur, notamment pour véhicule automobile, susceptible d'engendrer un faisceau lumineux concentré suivant un axe optique (Ox) donné et du type comprenant une source lumineuse (102), un réflecteur (200) comportant.un fond (210), du genre parabolique focalisé au voisinage de la source et dont l'axe constitue ledit axe optique (Ox), et deux joues essentiellement planes t22Q, 230) s'étendant vers l'avant au-dessus et au-àessous du fond, ainsi qu'une glace de fermeture (300), caractérisé par le fait qu'il comprend en outre des moyens récupérateurs du flux lumineux émis par la source en direction des joues pour qu'il participe au faisceau, constitues par une première surface réfléchissante (222, 232 t 223, 223', 233, 233V ; 225, 235 ; 227, 237) formée sur chaque joue pour renvoyer les rayons issus de la source vers le voisinage du foyer (F a F2, F3 ; F7 ; F27" F37) d'une seconde surface réfléchissante (210 ; 400) essentiellement parabolique et d'axe parallèle audit axe optique (Ox). 2. Projecteur selon la revendication I, caractérisé en ce que la première surface réfléchissante formée sur chaque joue (220, Z30) est constituee par une portion de sphère (222, 232) centrée au voisinage du foyer (F) du fond (210) du refleceeur et en ce que la seconde surface réfléchissante est constituée par ledit fond (210)* 3. Projecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première surface réfléchissante formée sur chaque joue (220 230) est constituée par un ensemble d'anneaux essentiellement sphériques étagés (222a, 232a) centrés au voisinage du foyer (F > du fond (210) du réflecteur et en ce que la seconde surface réfléchissante est constituée par ledit fond. 4. Projecteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que chaque joue (220, 23Q) comprend en outre des zones non réfléchissantes (234, 236 238) dont au moins certaines sont les homologues, d'une part, d'un trou de lampe (212) formé dans le fond (210) du réflecteur et d'autre part, de la joue opposée du réflecteur. 5. Projecteur selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que la hauteur (h) du fond {21Q) du réflecteur est sensiblement égale à quatre fois la distance focale (f) dudit fond. 6. Projecteur selon la revendication 1, caractérise en ce que la première surface réfléchissante formée sur chaque joue (220, 230) comprend deux portions d'ellipsoides (223, 223' ; 233, 233') dont le premier foyer commun est essentiellement confondu avec le foyer (F > du fond (210) et dont les seconds foyers (F2, F3) sont respectivement situés de part et d'autre dudit premier foyer, pour y former deux sources lumineuses virtuelles (S1, 2 > et en ce que la seconde surface réfléchissante est constituée par ledit fond (210). 7. Projecteur selon la revendication 6, caractérisé par le fait que les portions d'ellipsoïdes sont réalisées sous la forme d'anneaux. étagés. g. Projecteur selon la revendication 1, carauérisé en ce que la première surface réfléchissante (225, 235) formée sur chaque joue (220, 230) est une portion de parabole essentiellement focalisée sur le foyer (F) du fond (210) et d'axe (A) perpendiculaire à l'axe optique (Ox) > en ce que les rayons reçus de la source par la première surface d'une joue Sont renvoyés vers le foyer (F) de la seconde surface réfléchissante apres une. réflexion intermédiaire sur la première surface de la joue opposée, et en ce que la seconde surface réfléchissante est constituée par ledit fond (20) du réflecteur. 9. Projecteur selon la revendication I, caractérisé en ce que la première surface réfléchissante formée sur chaque joue (220, 230 > est constituée par une ensemble d'anneaux paraboliques étagés (225a, 235a) essentiellement focalisés sur le foyer (F) du fond (210) et d'axe (A > perpendiculaire à l'axe optique {OxX en ce que les rayons reçus de la source par la première surface d'une joue sont renvoyés vers le foyer (F1 de la seconde surface réfléchissante après une réflexion intermédiaire sur la première surface de la joue opposée, et en ce que la seconde surface réfléchissante est constituée par ledit fond (21-Q) do réflecteur. 10. Projecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première surface réfléchissante formée sur chaque joue (220 230) est une portion d'elllpsoïde (227, Z37) dont le premier foyer est situé au voisinage du foyer (F) du fond (210) du réflecteur (200) et dont le second foyer (F7) est situé au voisinage de l'axe optique (Ox) en avant de la source lumineuse (102) et en ce que la seconde surface réfléchissante est la surface extérieure d'un réflecteur auxiliaire (400) en forme de parabololde de révolution ouvert vers l'arrière. 11. Projecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première surface réfléchissante formée sur chaque joue (220 230) est constituée par un ensemble d'anneaux ellipsïdaux étagés (227a, 237a) dont Le premier foyer est situé au voisinage du foyer (F) du fond (210) du réflecteur (200) et dont le second foyer (F7) est situé au voisinage de l'axe optique (Ox) en avant de la source lumineuse (102) et en ce que la seconde surface réfléchissante est la surface extérieure d'un réflecteur auxiliaire (400) en forme de paraboloYde de révolution ouvert vers l'arrière. 12. Projecteur selon la revendication 10, caractérise en ce que la première surface réfléchissante formée sur chaque joue (220, 230) est une portion d'elllpsolde (227 > 237 > dont le premier foyer est situé au voisinage du foyer (F) du fond (210) du réflecteur (200) et dont le second foyer (F27 > F37) est situé, respectivement, au-dessus et au-dessous de l'axe optique (Ox) en avant de la source lumineuse (102), et en ce que la seconde surface réfléchissante est la surface intérieure de deux demi paraboloides (402, 403) disposés dos-à-dos et ouverts vers l'avant, constituant ensemble un réflecteur auxiliaire (400). 13. Projecteur selon la revendication 12, caractérise par le fait que les portions d'ellipsoïdes sont réalisées sous forme d'anneaux étages. 14. Projecteur selon l'une des revendications 10 à 13, caractérise en ce que le réflecteur auxiliaire (400) tient lieu de cache de lumière directe.