Brevet FR2688050A1 — publié le 19930903

Projecteur pour véhicule automobile, notamment pro- jecteur anti-brouillard " La présente invention concerne un projecteur pour véhicule automobile, notamment phare anti- brouillard, comportant un réflecteur qui génère par réflexion des rayons lumineux émis par un élément lu- mineux, un faisceau de rayons dispersés dans des plans horizontaux longitudinaux et qui sont essentiellement parallèles dans des plans longitudinaux verticaux.10 Un tel projecteur est connu selon le docu- ment DE-AS-14 97 308. Ce projecteur comporte un réflecteur dont la courbe de coupe par un plan de coupe longitudinal axial horizontal est une hyperbole alors que les cour-15 bes de coupe dans des plans longitudinaux verticaux sont des paraboles Le réflecteur est équipé d'un élé- ment lumineux dont l'axe longitudinal est transversal par rapport à l'axe optique du réflecteur Le réflec- teur réfléchit les rayons lumineux émis par l'élément20 lumineux sous la forme d'un faisceau lumineux dispersé de manière divergente dans les plans longitudinaux ho- rizontaux du fait de la caractéristique de l'hyperbole; ce faisceau est formé de rayons parallè- les dans les plans longitudinaux verticaux du fait de25 la caractéristique des paraboles Etant donné la fai- ble courbure de l'hyperbole, les rayons lumineux émis par la source lumineuse par le réflecteur, dans la di- rection horizontale, du fait des dimensions prédéter- minées en largeur et en hauteur, n'englobent qu'un an- gle géométrique faible si bien que ce réflecteur n'u- tilise pas efficacement la lumière émise par la source lumineuse De plus, ce réflecteur réfléchit un fais- ceau lumineux dispersé largement dans les plans hori- zontaux et qui présente une extension verticale dé- croissante vers les côtés Le faisceau lumineux de ce projecteur connu n'éclaire que faiblement ou pas du tout les zones marginales de la chaussée devant le vé- hicule ce qui complique la vision de la trajectoire et les objets existant sur les bords de la trajectoire pour le conducteur Cela complique en particulier la conduite du véhicule par temps de brouillard ou de mauvaise visibilité. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et concerne à cet effet un projec- teur correspondant au type défini ci-dessus, caracté- risé en ce que l'élément lumineux est disposé pour que son axe longitudinal soit parallèle à l'axe optique du réflecteur, la zone de sommet du réflecteur étant ré- alisée pour que la lumière émise par l'élément lumi- neux soit réfléchie sous forme de rayons lumineux con- vergents dans des plans longitudinaux horizontaux, la plus grande image optique de l'élément lumineux étant formée dans les zones marginales latérales d'un écran de mesure placé devant le projecteur, et les zones du réflecteur situées à l'extérieur de la zone du sommet réfléchissant la lumière émise par l'élément lumineux sous forme de rayons lumineux qui convergent moins fortement dans les plans longitudinaux horizontaux à mesure qu'augmente la distance par rapport à l'axe op- tique, ces rayons générant sur l'écran de mesure des images optiques plus petites de l'élément lumineux, formant une bande lumineuse horizontale, et toutes les images optiques de l'élément lumineux sont placées en- dessous d'une limite d'éclairage. Le projecteur selon l'invention offre l'a- vantage que la lumière émise par l'élément lumineux et réfléchie par le réflecteur, englobe un angle géomé- trique important ce qui permet de réaliser des inten- sités lumineuses élevées même avec un réflecteur de petites dimensions En outre, la réalisation du ré- flecteur selon l'invention permet de réfléchir des images optiques de lumière intense de l'élément lumi- neux dans les zones marginales latérales de l'écran de mesure qui figure la chaussée devant le véhicule si bien que les bords de la chaussée sont fortement éclairés même dans la zone rapprochée ce qui améliore considérablement la visibilité du tracé de la chaussée et des objets situés sur le bord de la chaussée. Suivant une autre caractéristique avantageu- ses de l'invention, les zones marginales du réflecteur réfléchissent la lumière émise par l'élément lumineux sous forme de rayons lumineux essentiellement parallè- les dans des plans longitudinaux horizontaux. Selon une autre caractéristique de l'inven- tion, les zones marginales du réflecteur réfléchissent la lumière émise par l'élément lumineux sous forme de rayons lumineux divergeant dans des plans longitudi- naux horizontaux. Selon une autre caractéristique de l'inven- tion, la zone de sommet du réflecteur est conçue pour qu'à mesure qu'augmente la distance par rapport à l'axe optique, la lumière émise par l'élément lumineux soit réfléchie sous forme de rayons lumineux qui con- vergent de plus en plus dans des plans longitudinaux horizontaux. Selon une autre caractéristique de l'inven- tion, la convergence des rayons lumineux réfléchis par la zone de sommet du réflecteur augmente tout d'abord fortement en partant de l'axe optique puis cela aug- mente moins fortement ou reste même constant. Selon une autre caractéristique de l'inven- tion, toutes les images optiques de l'élément lumineux touchent à la limite d'éclairement (limite entre la zone claire et la zone d'ombre). Selon une autre caractéristique de l'inven- tion, la limite d'éclairement est horizontale. La présente invention sera décrite ci-après à l'aide de deux exemples de réalisation représentés schématiquement aux dessins dans lesquels: la figure 1 est une coupe centrale hori- zontale d'un projecteur correspondant à un premier exemple de réalisation. la figure 2 est une coupe centrale verti- cale du projecteur de la figure 1. la figure 3 montre les images optiques d'un élément lumineux réfléchies sur un écran de mesu- re par le projecteur selon les figures 1 et 2. la figure 4 est une coupe centrale hori- zontale d'un second exemple de réalisation d'un pro- jecteur. Les figures 1 et 2 montrent un premier exem- ple de réalisation d'un projecteur Le projecteur com- prend un réflecteur 10 en métal ou en matière plasti- que placé dans un boîtier non représenté Le réflec- teur 10 est en forme de corps creux courbe et sur son axe optique 12, se trouve l'élément éclairant 14 d'une source lumineuse 16 La source lumineuse 16 peut être une lampe à incandescence et dans ce cas l'élément lu- mineux 14 est le filament de l'ampoule; il peut éga- lement s'agir d'une lampe à gaz de décharge et dans ce cas l'élément lumineux 14 est son arc électrique L'é- lément lumineux 14 est disposé pour que son axe longi- tudinal soit sensiblement parallèle à l'axe optique 12 L'orifice de sortie de lumière 18 du réflecteur 10 peut être recouvert d'une optique 20 en forme de verre transparent sans élément présentant un effet optique ou comme disque de dispersion avec des éléments pré- sentant un effet optique pour influencer les faisceaux lumineux réfléchis par le réflecteur 12. Au niveau de son sommet 22, le réflecteur 12 est réalisé pour que les images de l'élément lumineux 14 soient réfléchies pour former un faisceau de rayons lumineux essentiellement parallèles dans un plan hori- zontal longitudinal comme cela est représenté à la fi- gure 1, en convergeant et dans un plan longitudinal vertical comme à la figure 2 Dans le plan longitudi- nal vertical, les rayons du faisceau lumineux sont es- sentiellement parallèles et l'ensemble est horizontal ou encore la direction 26 de la lumière est légèrement inclinée vers le bas La convergence des rayons lumi- neux 24 augmente fortement à partir de l'axe optique 12 de sorte que les rayons lumineux 24 sont de plus en plus inclinés par rapport à l'axe optique 12 en fonc- tion de l'éloignement de cette partie réfléchissante du réflecteur par rapport à l'axe optique 12 en croi- sant cet axe optique et en éclairant comme le montre l'écran de mesure représenté à la figure 3, dans sa zone marginale latérale Les rayons lumineux 24 réflé- chis par la partie du réflecteur située à droite de l'axe optique 12, figure 1, éclairent ainsi l'écran de mesure à gauche de l'axe optique 12 et réciproquement. La zone du sommet 22 réfléchit de grandes images 28 de l'élément lumineux 14 à cause de sa proximité par rap- port à l'élément lumineux 14 selon la figure 3; ces images ont leur bord supérieur placé le long d'une li- mite horizontale d'éclairage 30 (limite entre la zone claire et la zone sombre) Les images 28 réfléchies par la partie centrale de la zone 22 du sommet, au ni- veau de l'axe optique 12 pour l'élément lumineux 14, se trouvent à proximité du milieu de l'écran de mesure mais les images 28 qui sont réfléchies par les parties de la zone de sommet 22 situées à une certaine distan- ce de l'axe optique 12 se trouvent dans les zones mar- ginales latérales de l'écran de mesure à cause de la 1 O convergence très fortement croissante des rayons lumi- neux La figure 3 ne représente que quelques images optiques 28 données à titre d'exemple. Dans les zones centrales 32, qui sont adja- centes latéralement à la zone 22 du sommet, le réflec- teur 10 est réalisé de façon que les rayons lumineux 34 soient réfléchis d'une manière moins convergente dans les plans longitudinaux horizontaux à mesure qu'augmente la distance par rapport à l'axe optique 12 ces rayons, comme les rayons lumineux 24 de la zone de sommet 22, dans les plans longitudinaux verticaux, sont essentiellement parallèles et horizontaux ou sont légèrement inclinés vers le bas dans la direction 26 de la lumière L'inclinaison des rayons lumineux 34 augmente ainsi par rapport à l'axe optique 12 à mesure qu'augmente la distance de cette partie de réflecteur par rapport à l'axe optique 12 Les images optiques 36 de l'élément lumineux 14, réfléchies à distance crois- sante par rapport à la zone centrale 32 et dont quel- ques unes seulement sont représentées à titre d'exem- ple à la figure 3, se déplacent ainsi du bord de l'é- cran de mesure jusque vers son milieu et diminuent de plus en plus Les images optiques 36 réfléchies par la zone centrale 32 forment sur l'écran de mesure une bande lumineuse horizontale s'étendant entre les zones marginales et le milieu de l'écran de mesure et se trouvent en-dessous de la limite d'éclairage 30. Les zones marginales latérales 38 du réflec- teur 10 sont réalisées de façon à réfléchir les rayons lumineux 40 à la fois dans des plans longitudinaux ho- rizontaux et verticaux, d'une manière sensiblement pa- rallèle De ce fait, la zone marginale 38 ne réfléchit aucune image optique 42 de l'élément lumineux 14 au milieu de l'écran de mesure. Ces images 42 peuvent servir pour réaliser 1 o une forte intensité d'éclairage en-dessous de la limi- te d'éclairage 30 au niveau de l'axe optique 12, c'est-à-dire dans la zone centrale de l'écran de mesu- re. Chaque zone de réflecteur qui réfléchit les images optiques 28, 36, 42 peut être traversée par un plan de coupe passant par l'axe optique 26 Suivant la position de la zone réfléchissante respective, le plan de coupe correspondant présente une certaine inclinai- son par rapport à une horizontale du plan médian. L'inclinaison des plans de coupe à travers une zone de réflecteur située dans le plan médian horizontal est nulle; cela signifie qu'il s'agit du plan médian lui- même Pour une zone de réflecteur située dans un plan médian vertical, l'inclinaison du plan de coupe cor- respondante est à 9 Q O par rapport au plan médian hori- zontal L'inclinaison des images optiques 28, 36, 42, réfléchies par chaque zone de réflecteur quant à un plan horizontal sur l'écran de mesure correspond à l'inclinaison du plan de coupe respectif par rapport au plan médian horizontal Ainsi, les zones de réflec- teur situées dans le plan médian horizontal sont ré- fléchies sous forme d'images optiques horizontales de l'élément lumineux 14 et les zones de réflecteur si- tuées dans le plan central vertical réfléchissent des images optiques verticales Entre ces deux positions extrêmes, on a toutes les positions intermédiaires pour les images optiques de l'élément lumineux 14, c'est-à-dire des inclinaisons comprises entre O O et Le passage entre la zone 22 du sommet, la zone médiane 32 et la zone marginale 38 du réflecteur est continu, c'est-à-dire sans rupture et sans pli ce qui permet une fabrication simple du réflecteur 10. En outre, cela évite tout dérangement du faisceau de rayons réfléchi par le réflecteur 10 et qui serait provoqué par des irrégularités de la forme du réflec- teur Le réflecteur 10 décrit ci-dessus reçoit à la fois verticalement et horizontalement la lumière émise par l'élément lumineux 14 dans un angle d'espace im- portant pour l'utiliser pour l'émission La réalisa- tion décrite ci-dessus du réflecteur 10 est avantageu- se notamment lorsqu'il est utilisé comme phare anti- brouillard pour véhicule automobile Dans ce cas, les images de grandes dimensions 28 de l'élément lumineux 14, réfléchies par la zone de sommet 22 forment une bande lumineuse d'amplitude verticale importante mais d'intensité d'éclairage relativement faible Les ima- ges plus petites 36 de l'élément lumineux 14, réflé- chies par la zone médiane 32 forment une bande de lu- mière horizontale située directement en-dessous de la limite d'éclairage 30; cette bande possède une faible extension verticale par rapport à la bande lumineuse réfléchie par la zone de sommet 22 La zone de sommet 22 ne réfléchit aucune image 42 de l'élément lumineux 14 dans la zone médiane de l'écran de mesure et qui permet ainsi une intensité d'éclairage importante di- rectement en-dessous de la limite d'éclairement Tou- tes les images optiques 28, 36, 42 de l'élément lumi- neux 14 éclairent l'écran de mesure dans une zone dé- limitée en partie haute par la limite d'éclairement 30 et qui possède en partie basse une ligne limite 31 en forme de U renversé Cette ligne limite inférieure 31 résulte du fait que l'extension verticale des images optiques de l'élément lumineux 14, réfléchies par les zones marginales latérales de la zone 22 sur l'écran de mesure est supérieure à celle des images optiques de l'élément lumineux 14 réfléchies par la zone média- ne 32 et la zone marginale 38. L'écran de mesure représente la chaussée si- 1 O tuée devant le véhicule et qui est ainsi éclairée par le faisceau de rayons lumineux émis par le projecteur. L'éclairage décrit ci-dessus de l'écran de mesure peut ainsi se transposer à l'éclairement de la chaussée. Les bords de la chaussée sont éclairés également dans la zone rapprochée à cause de la forte extension ver- ticale des images optiques 28 de l'élément d'éclaire- ment 14 alors que le milieu de la chaussée n'est pas éclairé ou ne l'est que faiblement Par l'éclairement des bords de la chaussée dans la zone proche, le con- ducteur peut facilement voir ces zones, ce qui est avantageux en particulier par temps de brouillard ou, de façon générale, lorsque la visibilité est mauvaise. Un éclairement même au milieu de la chaussée, dans la zone rapprochée, n'améliorerait pas la vision du con- ducteur du véhicule. Dans le second exemple de réalisation repré- senté à la figure 4, la zone du sommet 122 et la zone médiane 132 du réflecteur 10 ont la même forme que dans le premier exemple de réalisation La zone margi- nale 138 du réflecteur 110 est réalisée pour réfléchir en continu les rayons lumineux 140 de façon divergente dans les plans longitudinaux horizontaux et pour les réfléchir de façon qu'ils se rejoignent sensiblement parallèlement dans les plans longitudinaux verticaux. Cette réalisation du réflecteur 110 permet d'arriver par rapport au premier exemple de réalisation à un éclairage homogène et particulièrement intense au ni- veau de l'axe optique 12 La transition entre la zone de sommet 122, la zone médiane 132 et la zone margina- le 138 est continue dans le réflecteur 110 comme dans le premier exemple de réalisation Dans la réalisation des réflecteurs 10 ou 110, on choisit tout d'abord une certaine répartition de lumière sur l'écran de mesure pour le faisceau lumineux qui doit être réfléchi par le réflecteur 10, 110 La répartition de la lumière fixe ainsi dans les différentes zones de l'écran de mesure les intensités lumineuses nécessaires Ces in- tensités lumineuses sont déterminées par les images optiques de l'élément lumineux 14, réfléchies sur les zones respectives de l'écran de mesure A partir des images optiques de l'élément lumineux 14, nécessaires pour obtenir les intensités lumineuses prédéterminées dans les différentes zones de l'écran de mesure, on peut déterminer, selon les lois de la réflexion, la forme nécessaire pour le réflecteur Au début du cal- cul de la forme du réflecteur on prédétermine la dis- tance du sommet 44 du réflecteur 10, 110 sur l'axe op- tique par rapport à l'élément lumineux 14 Partant du sommet, on calcule pas à pas la forme du réflecteur en déterminant pour chaque zone du réflecteur 10, à par- tir de la position de l'image optique de l'élément lu- mineux 14 que cette zone doit réfléchir, en utilisant les lois géométriques de la réflexion, l'angle d'inci- dence du rayon lumineux émis par cet élément lumineux 14 par rapport à la normale 46 à la zone concernée du réflecteur et rendant cet angle égal à l'angle réflé- chi, on détermine la direction de la normale 46 pour cette zone du réflecteur A partir de la direction de la normale 46, on détermine perpendiculairement à cel- le-ci, le plan tangent 48 au point concerné de ré- 1 i flexion et ainsi on détermine l'alignement La juxta- position des points de réflecteur ainsi obtenus donne la forme continue du réflecteur, sans gradin ni pli. R E V E N D I C A T I O N S 1) Projecteur pour véhicule automobile, no- tamment phare anti-brouillard, comportant un réflec- teur ( 10, 110) qui génère par réflexion des rayons lu- mineux émis par un élément lumineux ( 14), un faisceau de rayons dispersés dans des plans horizontaux longi- tudinaux et qui sont essentiellement parallèles dans des plans longitudinaux verticaux, projecteur caracté- risé en ce que l'élément lumineux ( 14) est disposé pour que son axe longitudinal soit parallèle à l'axe optique ( 12) du réflecteur ( 10, 110), la zone de som- met ( 22, 122) du réflecteur ( 10, 110) étant réalisée pour que la lumière émise par l'élément lumineux ( 14) soit réfléchie sous forme de rayons lumineux ( 24) con- vergents dans des plans longitudinaux horizontaux, la plus grande image optique ( 28) de l'élément lumineux ( 14) étant formée dans les zones marginales latérales d'un écran de mesure placé devant le projecteur, et les zones ( 32, 38, 132, 138) du réflecteur ( 10, 110) situées à l'extérieur de la zone du sommet ( 22, 122) réfléchissant la lumière émise par l'élément lumineux ( 14) sous forme de rayons lumineux ( 34, 40, 140) qui convergent moins fortement dans les plans longitudi- naux horizontaux à mesure qu'augmente la distance par rapport à l'axe optique ( 12), ces rayons générant sur l'écran de mesure des images optiques plus petites ( 36, 42) de l'élément lumineux ( 14), formant une bande lumineuse horizontale, et toutes les images optiques ( 28, 36, 42) de l'élément lumineux ( 14) sont placées en-dessous d'une limite d'éclairage ( 30). ) Projecteur selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce que les zones marginales ( 38) du ré- flecteur ( 10) réfléchissent la lumière émise par l'é- lément lumineux ( 14) sous forme de rayons lumineux ( 40) essentiellement parallèles dans des plans longi- tudinaux horizontaux. ) Projecteur selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce que les zones marginales ( 138) du ré- flecteur ( 110) réfléchissent la lumière émise par l'é- lément lumineux ( 14) sous forme de rayons lumineux ( 140) divergeant dans des plans longitudinaux horizon- taux. ) Projecteur selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce que la zone de sommet ( 22, 122) du ré- flecteur ( 10, 110) est conçue pour qu'à mesure qu'aug- mente la distance par rapport à l'axe optique ( 12), la lumière émise par l'élément lumineux ( 14) soit réflé- chie sous forme de rayons lumineux ( 24) qui convergent de plus en plus dans des plans longitudinaux horizon- taux. ) Projecteur selon la revendication 4, ca- ractérisé en ce que la convergence des rayons lumineux ( 24) réfléchis par la zone de sommet ( 22, 122) du ré- flecteur ( 10, 110) augmente tout d'abord fortement en partant de l'axe optique ( 12) puis cela augmente moins fortement ou reste même constant. 6 ) Projecteur selon les revendications pré- cédentes prises dans leur ensemble, caractérisé en ce que toutes les images optiques ( 28, 36, 42) de l'élé- ment lumineux ( 14) touchent à la limite d'éclairement ( 30) (limite entre la zone claire et la zone d'ombre). ) Projecteur selon l'une des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que la limite d'éclairement ( 30) est horizontale.