Brevet FR2716954A1 — publié le 19950908

La présente invention concerne des dispositifs d'éclairage par fibre optique de volumes transparents ou translucides non sphroïdaux les longueurs d'onde utilisées étant des ondes05 lumineuses ou proches du spectre visible. Les dispositifs objets de la présente invention fixent les positions relatives de la génératrice de la fibre optique ou du paquet de fibres par rapport à la surface du volume diffusant placé a l'extrémité de la fibre. La fibre optique permet la propagation d'un flux lumineux grâce à une multitude de réflexions totales sur sa paroi. La transmission s'opère sans conductivité thermique (lumière froide). L'angle15 d'ouverture du faisceau lumineux est normalement de l'ordre de 70 degrés et peut couramment atteindre degrés. Les fibres ont une résistance à la flexion limitée. Leur rayon de courbure ne peut pas normalement tre inférieur à dix fois le diamètre de20 la gaine de protection. L'utilisation de la fibre optique pour le transport des radiations fournies par une "boîte à lumière" alimentant un ou plusieurs paquets de fibres permet d'éloigner la source de lumière du volume à25 éclairer, avec des avantages sur les plans de la sécurité, de la maintenance des sources, d'une sélection possible des longueurs d'onde par des filtres appropries dont la mise en fonctionnement est programmable. Par contre, la ponctualité du30 faisceau sortant de la fibre ou du paquet de fibres constituant un canal n'est en général pas compatible avec les impératifs de l'éclairage domestique, décoratif, public ou industriel, d'o'] des tentatives de mise en oeuvre en sortie de fibres35 de volumes diffusants, homogènes ou non, en verre ou autres matériaux transparents ou translucides. Les projets traités actuellement sont normalement issus de conceptions esthétiques d'architectes, sans qu'aucune directive ne leur soit donnée concernant la technologie et les normes des dispositifs a05 mettre en oeuvre pour obtenir les effets recherchés, sols lumineux par exemple. La réalisation est alors très problématique, complètement originale donc coGteuse et en limite des normes de sécurité admissibles faute de10 développements suffisants, car trop coGteux eu égard au chiffre d'affaire concerné. Les mêmes résultats ou des résultats de meilleure qualité auraient souvent pu ftre obtenus à partir de volumes (pavés de verre par exemple) normalisés et15 sécurisés, convenablement mis en oeuvre selon les dispositifs de la présente invention qui -Fixe dans les cas les plus intéressants les positionnements à réaliser entre la sortie de fibre et le volume diffusant en vue d'effets particuliers. La présente720 invention permet aussi la normalisation de panneaux de caractéristiques définies. L'utilisation de ces dispositifs permet par exemple à un architecte de concevoir ses plans sur des bases saines garantissant l'effet espéré, les compléments25 d'étude lors de la réalisation ne portant plus que sur des ajustements de détail en vue d'optimiser les rendements. Dans un but de simplification et de généralisation, la présente invention fait référence à des volumes diffusants ayant une forme telle que l'on puisse apprécier les notions d'épaisseur et de chante par opposition aux volumes sphéroïdaux. Les pavés de verre du commerce, largement testés et normalisés, sont donc une restriction de cette notion générale de volumes; ils sont donc concernés35 par la présente invention. Chaque position de l'axe longitudinal de la sortie de fibre (génératrice) par rapport au plan tangentiel de la surface du volume considéré au point central d'impact du faisceau de radiations est05 caractéristique d'un dispositif particulier apportant la solution à un besoin d'éclairage précis. Les ippacts du faisceau lumineux dirigés dans le cha t-(épaisseur) du volume diffusant sont1) caractéristiques d'un premier groupe de dispositifs procurant des éclairages uniformes sans éblouir l'observateur regardant la surface utile du volume diffusant. De plus l'extrémité de fibre étant dans cette configuration parallèle au plan principal15 du volume, il est possible de loger la fibre autour de ce volume sans la contraindre par des rayons de courbure qu'elle ne supporterait pas. Dans ces conditions, une juxtaposition de volumes élémentaires est possible pour constituer des panneaux dont les conducteurs sont logés dans les joints. On peut envisager par exemple le prémontage en usine de modules particulièrement ouvragés assemblables très facilement sur site. Le positionnement de la sortie de fibre optique dans25 l'angle d'un volume diffusant, un pavé par Exemple, procure l'avantage complémentaire d'une diffusion uniforme tres couvrante sur la surface principale, car langle dans lequel s'effectue cette diffusion est un peu supérieur à l'angle d'ouvertureC3 du faisceau sortant de la fibre. Ainsi, l'anrgle droit d'un pavé de verre par exemple peut ître complètement couvert par la diffusion du faisceau emis à partir d'une fibre standard d'ouverture 70 degrés. Il est donc possible de regrouper dans unft5 dis-positif unique en un point de jonction les fibres alimentant quatre pavés, ou plus si leur forme s'y prête. -4- Sur la base de fibres optiques cablées dans les jointures entre volumes élémentaires des panneaux peuvent ftre assemblés. Ces panneaux peuvent être normalisés et modulaires. Ils peuvent constituer des05 motifs décoratifs et profiter de tous les développements de la fibre optique comme par exemple l'utilisation de filtres sélectionnant des longueurs d'onde. Bien que n'utilisant pas la possibilité de transparence en lumière naturelle,le panneau posé ou10 fixé au sol et sa boite à lumière déportée, ensemble relevant du m'me dispositif, ont des avantages certains par rapport aux luminaires encastrés standards, ne serait-ce que sur les plans de la sécurite électrique, de la suppression d'une15 partie importante des échauffements générateurs de contraintes et de la possibilité d'utiliser des pavés sécurisés et normalisés souvent autoporteurs. Ils peuvent aussi 'tre moins chers que les panneaux transparents ou translucides, car les faisceaux de20 fibres alimentant les différents volumes élémentaires peuvent déborder vers le fond de l'espace entre les volumes et à l'arrière de ceux-ci. Des plafonds lumineux peuvent aussi bénéficier de dispositifs assemblés identiques normalement opaques. Le positionnement de la sortie de fibre perpendiculairement au plan d'une face principale éblouit aux puissances normales l'observateur placé en face, mais cet effet peut tre utilisé pour attirer l'attention, en limitant par exemple si nécessaire la puissance d'émission de la boite à lumière. On peut au besoin utiliser des couleurs générées par les filtres de la boite. La fibre optique n'étant pas solidaire du diffuseur,35 il est possible de l'éloigner momentanément sans nuire à la fiabilité du dispositif. C'est une solution pour réaliser des fen'tres dont l'ouverture s'accommode d'une utilisation comme diffuseur lorsque le champ du carreau reprend sa position face. une sortie de fibre (la nuit par05 exemple), dans la configuration décrite ci-dessus conmme procurant un grand confort visuel. Trois figures ont été réalisées en complément de l'exposé ci-dessus. Les figures 1 et 2 analysent schématiquement les différentes versions dut10 dispositif pour l'adapter aux effets recherchés. La figure 3 montre un exemple de possibilité de positionnement des fibres dans les joints entre volumes diffusants, sans leur faire subir des torsions, tout en regroupant les fibres alimentant15 une zone. La figure 1 schématise la surface diffusante dans le plan de ses faces principales. Les flèches numérotées 1 à 4 représentent des positions caractéristiques de la génératrice en sortie de20 fibre optique, dans des plans parallèles aux surfaces principales et traversant le volume. De telles positions assurent une diffusion maximale dans le volume avec un éblouissement minimal, permettant ainsi un confort visuel appréciable pour25 les observateurs faisant face à le surface principale. Les positions en oblique par rapport à la surface du champ permettent des effets spéciaux modulables grâce à des dépolis, des sablages ou l'utilisation de filtres colorés à l'émission par30 exemple. Les positions particulières dans les angles tel que 1 permettent une diffusion d'uniformité maximale sur les surfaces principales, la diffusion pouvant m&me tre uniforme pour un angle de diffuseur de valeur légèrement supérieure à. i5 louverture du faisceau lumineux de sortie de la fibre, normalement entre 70 et 130 degrés selon les conducteurs fournis. Pour un volume diffusant présentant une symétrie d'ensemble par rapport aà la bissectrice de l'angle alimenté, la sortie de fibre40 optique doit tre alignée sur cette bissectrice. Ii est même possible de corriger les imperfections de répartition dues aux diffuseurs de forme allongée en orientant expérimentalement la sortie de fibre par rotation d'un angle à autour du point d'impact05 afin de rapprocher l'axe du flux de l'axe médian du volume (en usine lors de la préparation ou des réglages par exemple). Cet éclairage du volume par un angle sortant a aussi l'avantage de permettre le regroupement autour d'un point des fibres destinées10 à alimenter plusieurs éleèments-volume constituant une mosaïque. La figure 3 schématise cette possibilité de regroupement des alimentations, souvent très intéressante sur le plan des coGts. On voit sur ce15 schéma qu'il est facile de trouver des cheminements de fibres jusqu'aux angles évitant les courbures trop prononcées. A noter qu'une alimentation en fibre sur les parties planes des ch.-Jt5 des volumes élémentaires obligerait, pour20 limiter les courbures prononcées, à des intervalles larges et souvent inesthétiques à combler entre les volumes diffusants élémentaires. L'ensemble des caractéristiques illustrées figure 2, liées aux positions relatives relevant de la25 figure 1, permet la construction de panneaux à la fois transparents et éclairants, ou translucides et éclairants. en assemblant une mosaïque de volumes élémentaires (éléments-volume) dont les intervalles contiennent les faisceaux de fibres optiques 0 assurant l'alimentation des dits volumes, noyés dans le matériau d'assemblage. La f4gure 2 représente le volume diffusant v, de:chant _es positions des sorties de fibres telles que 1 et 5 sont celles de la figure 1. Les positions telles que 3 et 7 et mmne 2. 4, 6 et 8 avec des pertes cependant, permettent la projection des surfaces de sortie des fibres ou des paquets de fibres plus ou moins ponctueliement suivant la distance entre sortie de fibre et surface40 diffusante, et suivant l'angle d'incidence, mais l' blouissement est important pour les boites à lumières de puissance courante. Ce dispositif constitue un moyen d'attirer l'attention sur le diffuseur ou un emplacement précis de celui-ci, avec05 possibilité de jouer sur un changement de couleur grâce à des filtres. Les positions telles que 2,4,6 et 8 permettent en particulier de concevoir logiquement des dispositifs dans lesquels on peut éloigner momentanément le10 volume diffusant de la sortie de fibre qui l'alimente. Il peut s'agir de volumes mobiles, pivotants ou tournants, de faible épaisseur relative, qui retrouvent leur r8le de diffuseur en sortie de fibre optique lorsqu'ils reviennent à leur15 position initiale de type 1. Cette configuration est illustrée par l'exemple de la fenêtre dont le panneau mobile diffuserait de la lumière la nuit. La figure 4 illustre la synthèse des possibilités de mise en oeuvre du dispositif dans un panneau pas20 forcment plan, alimenté par un faisceau de fibres optiques en 1. Les zones hachurées en croix reprsentent la matière de remplissage des jointures entre les volumes élémentaires diffusants, remplissage interrompu sur le dessin pour laisser25L, voir un exemple de positionneimient du faisceau et de ses sous-faisceau. x de fibres optiques logées dans les jointures, sans courbures excessives. Le volume 2, alimenté perpendiculairement sous la face arrière, ne diffuse que sur une zone restreinte-30 souvent éblouissante aux puissances courantes. Le volume 3 ne devient diffusant que s'il retrouve sa position dans le plan principal de son logement. Les fibres ont Lété volontairement regroupées en deux voies pour illu-, possibilitrl de limiter les35 systèmes de pua iti ornement. - 8 - REVENDICATIONS 1) Dispositif constitué d'une sortie de fibre optique et d'un volume diffusant, convenablement positionnés, ou assembles à demeure, et permettant de transférer la lumière ou des radiations proches05 du spectre lumineux, de la fibre optique ou du paquet de fibres réunies pour constituer un même conducteur, vers le volume diffusant, en assurant des effets recherchés sans se priver des autres applications spécifiques à la transmission par fibre10) optique. 2) Dispositif selon la revendication 1 qui permet dans un but précis, d'optimiser la diffusion des radiations dns un volume non sphéroidal, volume unique ou constitué en ensemble précablé.15 3) Dispositif qui selon la revendication 2 permet de regrouper les sorties de fibres optiques alimentant plusieurs volumes élémentaires assemblés en mosaïque autour d'un point unique quand les angles des éléements- volumes autour de ce point sont20 au plus légèrement supérieurs à l'angle d'ouverture du faisceau lumineux issu des fibres optiques. 4) Dispositif qui selon la revendication 1, la revendication 2 ou la revendication 3 permet, à partir de volumes élémentaires transparents ou translucides, de prévoir et réaliser des ensembles ou surfaces normalement transparents, translucides ou opaques, mais qui deviennent éclairants ou caractéristiques de la présence d'une longueur.0 d'onde émise, lorsque la fibre optique ou le réseau de fibres installé est relié à une boite A lumière produisant des radiations dans le spectre visible ou autour de celui-ci. 5J Dispositif qui selon la revendication 1 et la reverndication 4 permet, i partir de volumes transparents ou translucides, de prévoir et réaliser des éléments susceptibles d'attirer l'attention sur une concentration de lumière et (ou) une évolution de couleur ou d'intensité lumineuse issues d'une40 boite à lumière déportée. - 9 6) Dispositif qui selon la revendication 1 et la revendication 5 permet de conserver la mobilité d'une surface diffusante en préservant une possibilité dans certaines positions de réception et(5 de diffusion par cette surface d'une radiation lumineuse transmise par une fibre optique excitée par une boïte à lumière. 7) Dispositif qui selon l'une quelconque des revendications précédentes est caractérisé par un 1t0 positionnement approprié de la surface diffusante par rapport à la sortie de fibre optique, selon des paramètres angulaires et de distances qui peuvent être précisés expérimentalement en phase finale de réalisation ou d'installation sans remettre en cause les caractéristiques essentielles du dispositif. 8) Dispositif qui selon l'une quelconque des revendications précédentes conserve tous les avantages liés aux caractéristiques et traitements particuliers des radiations exploitées.