Brevet FR2654802A1 — publié le 19910524

La présente invention concerne un feu de signalisation pour véhicule automobile du type comportant une source lumineuse, un miroir ou réflecteur et une glace de fermeture. Plus particulièrement mais non exclusivement l'inven- tion concerne un feu de faible surface apte à être intégré dans un ensemble à plusieurs feux et devant respecter, l'un par rapport aux autres des relations géométriques données Les règlements européens en vigueur en matière d'éclairage automobile édictent un certain nombre de règles concernant notamment la disposition des feux entre eux et par rapport au véhicule. En particulier dans le cas d'un feu STOP et d'un feu arrière de brouillard à associer, la difficulté réside essentiellement dans la réalisation de ce dernier car c' est la fonction nécessitant le plus grand flux lumineux distribué dans le champ angulaire imposé par les règlements, du fait que c'est une fonction rouge avec des intensités lumineuses très élevées dans un angle solide très grand. Le paradoxe est que cette fonction lumineuse est la moins utilisée, or c'est celle qui nécessite la plus grande surface dans le feu et même parfois une pièce rapportée comme une parabole aluminiez dans un feu globalement peint pour les autres fonctions, ce qui est pénalisant en coût et en surface pour l'ensemble de feux. De plus du fait que la fonction Stop doit être à une distance minimum d'au moins 100 mm du feu arrière de brouillard, la fonction Stop est donc deux fois pénalisée, une fois par l'importance de la surface du feu arrière de brouillard et l'autre fois par son éloignement obligatoire, d'où réduction de surface dudit feu STOP. Il est donc très avantageux de réduire au minimum la surface du feu arrière de brouillard afin de disposer de plus grande surface pour les autres fonctions, ou de faire l'économie d'une pièce rapportée en maintenant la peinture également sur la fonction arrière de brouillard si elle peut satisfaire les prescriptions réglementaires lumineuses imposées. Le but de l'invention est de déterminer un miroir dont la surface ou des portions de surface réfléchissantes qui dirigent la lumière réfléchie le long des axes priviligiés vertical et horizontal (dits en croix) comme cela est demandé dans les règlements afin de réduire au minimum le flux lumineux nécessaire pour remplir la fonction. L'invention permet d'atteindre ce but et concerne à cet effet un feu du type précité se caractérisant en ce que le miroir est constitué d'une surface réfléchissante découpée en secteurs, chacun d'eux étant obtenu par la rotation d'une génératrice, convergente par rapport à une parabole fictive, autour d'un second axe parallèle à l'axe optique, le second axe étant positionné soit dans un plan horizontal comprenant l'axe optique, soit dans le plan vertical comprenant l'axe optique selon le secteur considéré de la surface réfléchissante tel que la distance entre les deux axes soit comprise entre les limites R1 étant le rayon du trou par lequel on introduit la source lumineuse, R2 étant la demi diagonale du miroir et D'autres caractéristiques ressortiront de la description qui va suivre et qui fera mieux comprendre l'invention en fonction des dessins annexés. La figure 1 représente un exemple de feu Arrière classique composé de miroirs réfléchissants dont un de brouillard arrière. La figure 2 représente un écran de visualisation qui est placé dans un plan vertical perpendiculaire à l'axe et servant a mesurer le faisceau optique. La figure 3 représente les courbes isoniveaux d'intensité lumineuse minimum dont l'intensite lumineuse (I Min) requise par les impositions iéglementaires. La figure 4 représente un écran de visualisation placé dans un plan vertical perpendiculaire à l'axe du véhicule, comprenant les courbes isoniveaux d'intensité lumineuse minimum (T Min.) issues du miroir selon l'invention. Les figures 5,6 et 7 représentent respectivement selon un procédé connu - La disposition des prismes sur la glace de fermeture permettant de tendre vers les courbes de la figure 4. - Les courbes isoniveaux, en particulier d'intensités lumineuses minima obtenues par les prismes de la fig. 5 -Une coupe horizontale selon l'axe HH des intensités lumineuses. La figure 8 représente la génératrice horizontale de la surface recherchée selon l'invention. La figure 9 représente la construction de la surface d'un secteur à partir de la génératrice SI par rotation autour d'un axe 0 déterminé par l'invention. La figure 10 représente un exemple de détermination d'un secteur de surface réfléchissante selon l'invention. La figure 11 représente la génératrice SI de la vue frontale de la figure 10. La figure 12 est un exemple de miroir selon l'invention en vue frontale. La figure 13 est un autre exemple de réalisation selon l'invention. La figure 14 représente un écran de visualisation montrant l'intersection du rayon réfléchi selon la surface engendrée par le miroir selon l'invention. Pour une meilleure compréhension de l'invention décrite ci-après, la figure 1 permet de visualiser un exemple de feu arrière classique composé des miroirs réfléchissants 1, qui renvoient la lumière émise par la lampe 2, et dont l'orientation des rayons lumineux est reprise par la glace de fermeture 3 elle-même composée de prismes curvilignes (sphères ou tores). Les miroirs 1 sont habituellement des paraboles ou des tranches de paraboles reliées entre elles. La figure 2 représente un écran de visualisation qui est placé dans un plan vertical perpendiculaire à l'axe du véhicule. Son centre 0 est déterminé par l'intersection de l'écran et d'une droite parallèle à l'axe du véhicule comprenant la lampe du feu à mesurer. La distribution lumineuse d'un feu arrière de brouillard est très particulière car elle doit être très élevée en niveau d'intensité (150 candelas minimum) et égale le long des axes HH de - 10 à + 100 et VV de -5" à + 50. Elle doit être seulement d'un niveau moitié (75 candelas minimum) dans le losange ayant pour diagonales VV (+5 O) et HH (i100). Ce qui rend cette fonction particulièrement difficile à réaliser, est le fait que le niveau lumineux requis aux extrêmités du champ lumineux soit les quatre points V= +50 V = -5 H = -10 H = + 100 doivent être du même niveau d'in- tensité que celle du point central 0. Sur la figure 3 on voit les courbes isoniveaux d'intensité lumineuse, en particulier la courbe I Min. qui doit envelopper tous les points requis par les impositions réglementaires. Ces courbes de niveaux sont obtenues classiquement par un miroir parabolique qui renvoie le flux lumineux dans une direction quasi-parallèle à l'axe optique, les rayons lu mineux se dirigent donc tous approximativement vers le centre 0 mais ils sont repris par les prismes curvilignes qui sont sur la glace plastique de fermeture du feu et donc sont réorientés afin de respecter le règlement concernant la distribution lumineuse. Cette réalisation conduit donc à une énorme perte de flux dans les zones maximales comme V - 5 H = +100 ou V = 5" 50 -100 D'où la nécessité actuelle d'utiliser de grandes surfacesoptiqueset de ne pas pouvoir utiliser de simples peintures aluminium pour répondre aux critères de la fonction. La figure 4 représente le résultat obtenu à partir des intensités lumineuses émises par le miroir dont la surface est l'objet de la présente invention, et ces intensités sont légèrement déviées par de faibles prismes curvilignes sur la glace de fermeture. Un procédé connu pour nous rapprocher de la distribution lumineuse désirée est l'utilisation de prismes curvilignes qui s'entrecroisent comme illustré à la fig. 5, la projection sur l'écran des intensités lumineuses peuvent être celles de la fig. 6. Cependant, dans ce cas il est très difficile de contenir les intensités entre le minimum obligatoire et le maximum permis, car le gradient lumineux naturel fait que pour respecter la valeur aux angles maximum (H t 100) et (V = t 50) le niveau lumineux au centre sera difficilement contenu sous I max (représenté dans une coupe horizontale fig. 7). De plus cette présentation des prismes sur la glace de fermeture est généralement refusée par les stylistes des constructeurs automobiles. Selon un mode de réalisation particulier de l'invention la surface du miroir sera découpée en quatre secteurs 11, 12, 13, 14, chaque secteur étant chargé de renvoyer la lumière selon les axes privilégiés de la distribution lumineuse recherchée, c'est-à-dire un premier secteur 11 sera chargé d'éclairer le plan horizontal selon le champ angulaire de 00 à 10 sur HH d'une manière quasi uniforme. Un second secteur 12 se chargera du champ angulaire de 00 à - 100 sur HH. Le troisième secteur 13 pour le champ angulaire de 0 à +5 sur VV. Enfin le quatrième secteur 14 pour le champ angulaire de 0 à -5" sur VV. Chaque secteur devra être traité insividuellement. Pour chaque secteur il sera déterminé une section de la forme désirée et établir un mouvement à cette section afin d'engendrer la surface recherchée. La figure 8 représente une coupe horizontale d'un miroir réfléchissant selon l'invention. Sur cette figure sont représentées la section ou génératrice d'un miroir parabolique SP fictive d'un miroir parabolique et la section ou génératrice réelle SI de la nouvelle forme recherchée. En partant du point A commun à SP et SI pour chaque angle on notera la tangente à la parabole SP au point CPXet au point CI on appliquera une tangente dont l'angle variera avec l'angle de la tangente en CP d'une valeur égale à D) l'angle D" étant l'angle de déviation désirée pour 2 le rayon lumineux. C'est donc la relation entre t etd elle qui permet de déterminer le nombre de rayons lumineux qui vont avoir la déviation D, et cette relation sera établie à partir du flux lumineux disponible, souvent variable du fait que les miroirs optiques ont un découpage frontal rectangulaire ou trapézoïdal. L'exemple concret présenté plus loin permettra d'é clairciel'imbrication des problèmes. La section SI étant établie, elle permet de faire converger les rayons lumineux selon un gradient constant ou non constant. La figure 9 donne la vue de face du miroir recherché. Pour un rayon lumineux I émis par la lampe en oui dans le plan P qui est debout et qui fait un angle avec le plan horizontal1 au point T déterminons le rayon réfléchi par la surface recherchée. Ce rayon lumineux I est réfléchi dans un plan P' faisant un dièdre avec le plan P dont l'angle de ce dièdre est Le problème est résolu si le rayon réfléchi I au point T se trouve dans un plan horizontal, ctest-à-dire si ou l'écart angulaire entre P' et ce plan horizontal C Le problème est aussi résolu pour les rayons réfléchis I qui sont pratiquement sur ce plan horizontal, car le point T ne réfléchi jamais un rayon lumineux mais réfléchit le filament de la lampe, qui n'est pas ponctuel,donc le point T reh- voie un faisceau angulaire, on peut donc faire de légers écarts par rapport au plan horizontal P' > il y aura toujours des rayons lumineux dans le plan horizontal. A l'aide des deux axes de rotation 01 et 0, 0 étant l'axe optique et 0 un axe parallèle à 04 dans le plan horizontal contenant O1, on trouve aisément que # = &alpha; si 0404 = en considérant que T est l'intersection entre le cercle de centre 02, de rayon 0 BI, le point BI étant un point de la section SI, et un rayon lumineux I issu de la lampe en 04 qui fait un angle &alpha; avec le plan horizontal. Le rayon R1 est variable quand BI parcourt l'arc de cercle de centre 0 , donc O1O1 est une variable, or il est interdit de faire bouger 09 ce qui modifierait la pente de la tangente à la surface recherchée.Le problème est résolu si 0 est positionnée de façon moyenne, tels que les plans de réflexion P' fassent avec les plans horizon # taux des angles permettant d'avoir toujours des rayons lumineux issus du filament de la lampe dans ces plans horizontaux. Tous les points (T) issus de BI ayant une même convergence D, auront des rayons réfléchis passant de pait c d'autre du plan horizontal HH. Les rayons réfléchis sont sur le plan horizontal quand ct = O et quand Q1 Q2 = R1 or 0 2 = R12 + R22 - 2 R1R2 COS &alpha;/2 Il faut donc que R2 I1 faut donc prendre la plus grande distance du miroir par rapport au centre optique, par exemple les angles du rectangle quand la surface est rectangulaire ce qui donne R1 max et &alpha;, ce qui donne R1 Max cos + Q1Q2 = 2 Q1Q2 cos &alpha; ce qui garantit que tout le miroir aura des rayons réfléchis de part et d'autre du plan horizontal. Selon un exemple de détermination d'un secteur de surface réfléchissante selon l'invention représenté à la fig. 10 on détermine 0 par la formule puis on détermine par des calculs de flux connus les secteurs affectés à chaque direction pour les rayons lumineux réfléchis. Soit un de ces secteurs, c'est-à-dire la zone de miroir comprise entre les lignes et et entre les droites et et A Si lton veut une égalité d'éclairage dans chaque direction, il faut que le flux réémis par la zone # et le flux réémis par la zone ta soient égaux. Il faut donc que lors de la détermination de la sec tion SI dans la figure 11 on attribue en et en # 1 des surfaces proportionnelles à d # et à d 01 avec Donc pour établir SI on part du fond du miroir avec un angled e arbitraire et on calcule de proche en proche les C1A qui ont une autre direction de tangente, on vérifie si la surface du miroir couvre la distribution angulaire recherchée sinon on recommence avec un autre de qui sera plus proche du résultat escompté. En fait de peut etre déterminé à partir d'une forme parabolique et le résultat sur le dbr sera très voisin. Exemple de calcul chiffré à partir de la détermination précédente et vérification du résultat optique. Sur la figure 14, il faut vérifier l'écart des points A par rapport à l'horizontale HH de l'écran de visualisation, les points A étant les points d'impacts des rayons réfléchis par la surface du miroir. Supposons une ligne de miroir t qui imprime une con c vergence D au rayon lumineux, le rayon réfléchi sera dans un plan dont l'angle avec le plan horizontal est #. Prenons sur un cas concret des exemples limites de déviation. Par exemple avec l'angle &alpha; limite du secteur, max = 64 et dans trois cas de courbe # de convergence D = 2 , D = 50, D =9 qui donnent R1 =30, R1= 45, R1 = 60 supposons une demi diagonale de 72mm sous l'angle t = 55 avec les formules 8 = &alpha; max- R1 cos &alpha; max + O1 O2 = R2 cos( MAK - R22 = 0102. + R1 + 2 O+OzR1 cos (&alpha; max) E entant l'écart angulaire vertical entre le plan horizontal H et et- l'i pact-du rayon lumineux sur l'écran de visualisation. D R1 R2 cos (&alpha; max -# ) # X8 E 2 30 68 0,927 84' 20 0 40' 5 45 80 0,863 68 40 00 20' 9O 60 93 0,817 580 - -6 0 54' Les valeurs de E étant faibles l'image des filaments des lampes sur l'écran couvre le plan HH.L'image du filament étant en moyenne une angle solide-de + 45'et + 20 d'angles au sommet. La figure 12 est un exemple de miroir selon l'invention en vue frontale. Il y a quatre secteurs 11, 12, 13, 14 et chaque secteur est chargé d'établir la photométrie selon les demi-axes de l'écran de visualisation. Les secteurs 11, 12 et 13 sont à surface continue, le secteur 14 est à surface discontinue, ce qui est plus aisé pour s'appuyer sur les secteurs 11 et 13 alors que le secteur 12 a un décrochement élevé avec les secteurs 11 et 13. Une courbe iso-convergente # est dessinée. La figure 13 est un autre exemple de miroir selon l'invention mais le découpage des secteurs 21, 22, 23, 24 les rend rectangulaires. Un autre mode de réalisation de l'invention différe essentiellement de celui ci-dessus décrit en ce que les secteurs 11,12, 13 et 14 ont des bords ne passant pas par le centre optique 01 e Selon une variante de réalisation les courbes SI sont établies strictement divergentes. Selon une variante de réalisation les courbes SI établies sont pour partie convergentes, pour partie divergentes. Selon une variante de réalisation de l'invention les secteurs 11,12, 13 et 14 sont établis en surface discontinue. Il est évident que l'invention ci-dessus décrite peut aisément être appliquée aux feux de marche arrière ou encore à tout feu, dont la définition est proche d'une limitation optique à deux axes, horizontal et vertical. Enfin, il est à noter que les prismes de la glace de fermeture 3 seront très faibles en déviation, mais permettront d'uniformiser le faisceau optique tout en comblant le losange à 75 candelas (hors axes) imposé par le règlement. REVENDICATIONS 1) Feu de signalisation pour véhicule automobile, du type comprenant une source lumineuse (2), un miroir ou réflecteur (1) et une glace de fermeture (3) caractérisé en ce que le miroir (1) est constitué d'une surface réfléchissante découpée en secteurs (11,12,13,14), chacun d'eux étant obtenu par la rotation d'une génératrice ( SI ) , convergente ou diveasgente par rapport à une parabole fictive, autour d'un second axe (O2) parallèle à l'axe optique (O1), le second axe (Oz) étant positionné soit dans un plan horizontal comprenant l'axe optique(04), soit dans le plan vertical comprenant l'axe optique (0z), selon le secteur considéré de la surface réfléchissante (SI) tel que la distance entre les deux axes (0103) soit comprise entre les limites R1 étant le rayon du trou (5) par lequel on introduit la source lumineuse (2), R2 étant la demi diagonale du miroir et o( étant l'angle entre cette diagonale et le plan horizontal ou vertical comprenant l'axe optique (0 2) Feu de signalisation selon la revendication 1 caractérisé en ce que les secteurs (11,12,13,14) ont des bords ne passant pas l'axe optique (04). 3) Feu de signalisation selon la revendication 1 caractérisé en ce que les secteurs (11,12,13,14) sont établis en surface discontinue. 4) Feu de signalisation selon la revendiation 1 caractérisé en ce que la forme de la géneratrice (SI) est pour partie convergente, pour partie divergente.