Brevet FR2732094A1 — publié le 19960927

La présente invention concerne un générateur de lumière pour introduire de la lumière dans un faisceau de fibres optiques, qui comporte une lampe, une unité optique qui procure une concentration de lumière autour d'un point image axial, un embout de faisceau de fibres optiques comportant une pièce cylindrique qui d'une part serre l'extrémité du faisceau de fibres optiques et d'autre part enferme un barreau transparent appliqué à 1l'extrémité du faisceau de fibres optiques. L'invention concerne aussi un procédé pour la réalisation de l'embout d'extrémité du faisceau de fibres optiques d'un générateur de lumière. Un tel générateur s'applique dans l'éclairage décoratif, notamment pour la mise en valeur de pièces dans un musée, d'éléments architecturaux, d'objets dans une vitrine d'un magasin de vente, etc. Un générateur de lumière correspondant au préambule ci- dessus est connu du document EP-A-0 082 691. Ce document donne des moyens pour obtenir une répartition régulière de la lumière à la surface du faisceau de fibres, avec le moins de pertes possible. Un objet de l'invention est d'obtenir encore moins de pertes. A cet effet, dans un générateur selon l'invention, l'extrémité du barreau transparent qui est tournée vers l'unité optique et la lampe présente une surface concave et le point image axial autour duquel l'unité optique produit la concentration de lumière est un point image virtuel situé à l'intérieur du barreau. Ainsi, l'invention est basée sur l'idée de répartir l'effet de concentration de la lumière entre l'unité optique proprement dite et le barreau de verre, ce qui permet d'obtenir, à l'entrée des fibres optiques, des rayons lumineux pratiquement parallèles à l'axe longitudinal du faisceau de fibres et donc moins de pertes. En outre un générateur selon l'invention présente encore 1'avantage de procurer un parallélisme des rayons lumineux qui dépend moins de la longueur d'onde de la lumière. Afin d'optimiser les performances, la surface concave du matériau du barreau constituant avec l'air un dioptre dont le foyer virtuel objet est à l'intérieur du barreau, le point axial autour duquel 1l'unité optique produit la concentration de lumière est pratiquement confondu avec ce foyer virtuel. Dans une forme particulière de réalisation, la lampe est un brûleur dit à iodures métalliques et à haute pression. Ce type de brûleur constitue une source lumineuse de très petite dimension, qui tire parti au mieux des caractéristiques optiques du générateur. Avantageusement, le brûleur est inclus dans un ensemble démontable muni de moyens de positionnement. Ainsi le remplacement d'une lampe peut être effectué par un personnel non qualifié sans risque de voir dégrader la précision de positionnement de la lampe. Dans une autre forme particulière de réalisation, la pièce cylindrique qui serre l'extrémité du faisceau de fibres optiques et enferme un barreau transparent comprend au moins deux parties assemblées l'une à l'autre, l'une serrant l'extrémité du faisceau de fibres optiques et l'autre contenant le barreau transparent. Plus précisément, la partie qui serre l'extrémité du faisceau de fibres optiques est avantageusement un manchon muni d'une gorge annulaire extérieure dans laquelle est placé un circlip, une extrémité de ce manchon est enfoncée dans la partie contenant le barreau transparent, laquelle partie est elle même assemblée à un tube qui entoure l'autre extrémité du manchon, et le circlip est enfermé entre la partie contenant le barreau transparent et le dit tube. Avantageusement, le générateur est contenu dans un bottier et il comprend un système de refroidissement à air pulsé dans lequel l'air pulsé qui entre dans le boîtier lèche d'abord l'embout de faisceau de fibres optiques. "SaTd eun,p UOTeSTTla. op a=TTlnoTlaed emuo; aun sdnoo us ze TTe4gP ua snTd aeussgadai C eúnOT; i' *senbTi.do soaql; s9I suep 9aa.usouoo %se e[TEamnl Ul uomoD::.ue..lsnlTTT nbTzdop eumgqos un se emzBnT; el se senbiZdo sezqT; ap neUoSTe; un:ue:uaumTTle aT'mnlT p xn9exgau9gO un sdnoo us usurenbT:eouuqos 4ussgadaez I eznBT; el : lTeiTmTT uou sTldx un 4uenfTlSUOo UoTleSTTega Sp Spo- un,p sueATns UOTdT=Dsap OS eT V e5oVab:.ueSur T9O snTd 4uo:z[e:edde sgllTezp snlTd sZosdse ssalne,p anb TSUTe UOflUAuT, ap s4oedse seD uaeaudsueal nusazaeq un,p:.Tmgalz.xse, as SZ uoq'ouem s ap P Twurzzxa,I snbuoolTsnb snbTueogm usaow un and ailnUe,T un,[ exl; uo s azne,i ans uni snbTTdde uo %s - snbTdo DuemsaTe, un sqodde Tnl uo sTnd sqoueQa eT niTTod uo %s %usTZuoo slrs,nb sazqTj; se oDAu uoqopuem np 94Tm:al[x,xT sdnoo uo - oz laTu.sp ao ao;neqo uo - uoqouem un suep saaqT; op neaosTe; un p[oqe,p aoued uo - ab6e;;neqo un,p zaes, snos [selTTp as ep enbTSTlai;oe2ao euT ueuessad sa:ql; sep SSTTTln uo - : anb ao us sIqenb[emua u seo Uo0uaAUAuT,1 uoTes a0Tul l ap ST jneaeuauq un,p sanbT;do saeqT_ ap neasosTe; np 9l.Tm9zlxs,p noquw,T Sp uoTesTTe9al e[ iueueauwxsd gpgood un ÀSllo enfermer un barreau transparent. Le générateur de lumière représenté par la figure 1 introduit de la lumière dans un faisceau de fibres optiques figuré schématiquement en 6. Les parties qui concourent à la fourniture de lumière présentent une symétrie de révolution autour d'un axe 18. Ce générateur comporte une lampe dont le point d'émission de lumière est figuré en 1, et une unité optique qui est constituée ici d'un miroir parabolique 2 et d'une lentille convergente plan-convexe 3, dont la face convexe est tournée vers la lampe 1. La lampe 1 est un brûleur dit à iodures métalliques et à haute pression. L'utilisation d'un tel brûfileur est particulièrement appropriée ici car sa source lumineuse est de dimension particulièrement réduite, ce qui permet une plus grande précision optique. Par exemple un brûleur fabriqué par la Demanderesse, et qui a une longueur d'arc très courte, fournit un flux lumineux d'environ 6000 lumens avec une consommation électrique de 100 W. Le brûleur est en outre inclus dans un ensemble 17, démontable, constituant une sorte de cassette munie de moyens de positionnement par rapport à l'unité optique et de bornes de contact électrique solides ou de conducteurs électriques souples munis de prises. Pour la réalisation de ces moyens, non représentés, l'homme du métier peut facilement imaginer différentes solutions (pattes et vis, clips et rainures, glissières, etc). Dans une variante de réalisation, la lampe 1 et le réflecteur 2 peuvent aussi être rendus solidaires l'un de l'autre par le fabricant de la lampe, et dans ce cas on remplace en bloc la lampe et son réflecteur, lorsqu'on atteint la fin de vie de la lampe. Un rayon lumineux, parmi ceux émis par la lampe, est représenté en 4, il rencontre l'axe 18 en un point 5. L'unité optique procure donc une concentration de lumière autour du point axial 5. Il ne s'agit pas d'un point de focalisation au sens strict, car les rayons qui ont d'abord été réfléchis sur le miroir 1 comme le rayon 4 et les rayons directs ne convergent pas rigoureusement au même point. Néanmoins le point 5 est un point axial de concentration maximale de la lumière par l'unité 2-3. En outre le miroir 2, au lieu d'être parabolique, pourrait être au moins partiellement sphérique avec la source lumineuse i au centre de la partie sphérique, de façon que la lumière réfléchie ait la même direction, au niveau de la lentille 3, que celle venant directement de la lampe. Dans une autre variante, on peut aussi prévoir un miroir elliptique et pas de lentille; néanmoins cela serait plus délicat à mettre en oeuvre, du fait d'une plus grande exigence de précision mécanique. L'extrémité du faisceau de fibres optiques est maintenu dans un embout. Cet embout comporte une pièce cylindrique figurée schématiquement en 7, qui d'une part serre l'extrémité du faisceau de fibres optiques 6 et la maintient en place, et d'autre part enferme un barreau transparent 12, de préférence en verre, dont l'extrémité, à droite sur la figure, est plane et est appliquée contre l'extrémité du faisceau 6 de fibres optiques. L'autre extrémité du barreau 12, à gauche sur la figure, qui est tournée vers l'unité optique 2-3 et la lampe, présente une surface concave et le point axial virtuel 5 autour duquel l'unité optique produit la concentration de lumière est situé à l'intérieur du barreau. Pour la lampe mentionnée plus haut, on utilise par exemple un faisceau de fibres ayant 12 mm de diamètre, constitué par 114 fibres de 1 mm de diamètre chacune, réalisées en 'PMA' (polyméthacrylate), et entourées d'une gaine faite d'un mélange de fibre de verre et de silicone. Le générateur est contenu dans un boîtier 8 et il comprend un système de refroidissement à air pulsé dans lequel l'air est extrait du boîtier par un ventilateur 11. Cet air entre dans le boîtier par une entrée 9 et est guidé après cette entrée par une gaine 10 qui l'oblige à lécher d'abord l'embout 7 du faisceau de fibres optiques. Le brûleur est alimenté par une alimentation électrique spéciale, connue et qui ne fait pas partie de l'invention, laquelle peut avantageusement être placée à l'intérieur du boîtier de générateur et refroidie en même temps que la lampe et l'embout. Le bottier est muni de moyens de fixation de l'embout 7 de faisceau de fibres optiques qui rendent ce dernier amovible de l'extérieur du boîtier. Pour la réalisation de ces moyens, non représentés, l'homme du métier peut là encore facilement imaginer différentes solutions (pattes et vis, canon muni d'un cône élastique serrant le tube par l'extérieur, canon à billes dans lequel le tube,muni de rainures, est empêché de glisser longitudinalement par pénétration des billes dans les rainures, vissage avec un filetage extérieur de l'embout, clipage par ressort, etc). Le point 5 autour duquel l'ensemble de la lampe et de l'optique procure, en l'absence de l'embout de faisceau, une concentration de lumière est situé à l'intérieur du bottier 8. Ainsi on évite d'éventuelles brûlures au cas o l'on démonterait l'embout 7 alors que le générateur est allumé. Bien entendu, la description faite plus haut expliquant comment la lumière est concentrée autour du point axial 5 s'applique en l'absence du barreau 12. En présence de ce dernier, le trajet des rayons lumineux est illustré par la figure 2. Pour illustrer une des variantes mentionnées plus haut, le miroir est ici de forme sphérique, et la lampe est tournée de 90-. A partir de la source 1 le rayon lumineux 19 est rabattu vers l'axe par la lentille 3, rencontre la face d'entrée du barreau 12 avant d'avoir atteint l'axe de symétrie. La surface concave du matériau du barreau constitue avec 1l'air un dioptre dont le foyer virtuel objet est situé en 5 à l'intérieur du barreau, et le point axial autour duquel l'unité optique produirait la concentration de lumière en l'absence du barreau est pratiquement confondu avec ce foyer virtuel. Le rayon lumineux ne passe donc plus par le point 5 (c'est pourquoi ce dernier est appelé foyer "virtuel') et il est diffracté par le dioptre concave pour devenir parallèle à l'axe 18 et entrer dans les fibres optiques bien dans l'axe. Grâce à la structure décrite ci-dessus, un générateur est capable d'envoyer dans le faisceau de fibres plus de 50% du flux lumineux émis par le brûleur. La pièce cylindrique qui serre l'extrémité du faisceau et enferme un barreau transparent est représentée plus en détail par la figure 3. Elle comprend au moins deux parties, ici trois parties, assemblées l'une à l'autre, l'une serrant l'extrémité du faisceau de fibres et une autre contenant le barreau transparent. La partie qui serre l'extrémité du faisceau 6 est un manchon 13 muni d'une gorge annulaire extérieure dans laquelle est placé un circlip 16. Une extrémité, celle de gauche sur la figure, de ce manchon 13 est enfoncée dans une partie cylindrique 15 contenant le barreau transparent 12. Cette partie 15 est elle même assemblée, ici au moyen d'un canon fileté 20, à un tube 14 qui entoure l'autre extrémité, celle de droite sur la figure, du manchon 13 et le circlip 16 est enfermé entre la partie 15, contenant le barreau transparent, et le tube 14. Les pièces 13, 14, 15 sont par exemple en aluminium. Pour la réalisation de l'embout d'extrémité du faisceau de fibres optiques d'un générateur de lumière: - on utilise des fibres présentant la caractéristique de se dilater sous l'effet d'un chauffage, - on place d'abord l'extrémité d'un faisceau de fibres dans un manchon 13, dépassant légèrement hors du manchon, - on chauffe ce dernier avec les fibres à l'intérieur, - on coupe l'extrémité du manchon avec les fibres qu'il contient et on polit la tranche puis on la nettoie et on lui apporte éventuellement un traitement optique connu, - on rétreint le manchon pour serrer encore plus les fibres, - on passe le manchon au travers du tube 14, en l'introduisant par la droite si ce tube est placé comme sur la figure 3, puis on place le circlip 16, ce qui interdit au manchon 13 de passer dans le tube 14 pour en ressortir, - et on visse alors la partie cylindrique 15, munie du barreau 12, sur le tube 14. REVENDICATIONS: 1. Générateur de lumière pour introduire de la lumière dans un faisceau de fibres optiques, qui comporte une lampe, une unité optique qui procure une concentration de lumière autour d'un point image axial, un embout de faisceau de fibres optiques comportant une pièce cylindrique qui d'une part serre l'extrémité du faisceau de fibres optiques et d'autre part enferme un barreau transparent appliqué à l'extrémité du faisceau de fibres optiques, caractérisé en ce que l'extrémité du barreau transparent qui est tournée vers l'unité optique et la lampe présente une surface concave et le point image axial autour duquel l'unité optique produit la concentration de lumière est un point image virtuel situé à l'intérieur du barreau. 2. Générateur de lumière selon la revendication 1, caractérisé en ce que, la surface concave du matériau du barreau constituant avec l'air un dioptre dont le foyer virtuel objet est à l'intérieur du barreau, le point axial autour duquel l'unité optique produit la concentration de lumière est pratiquement confondu avec ce foyer virtuel. 3. Générateur de lumière selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce cue la lampe est un brûleur dit à iodures métalliques et à haute pression. 4. Générateur de lumière selon la revendication 3, caractérisé en ce que le brûleur est inclus dans un ensemble démontable muni de moyens de positionnement. 5. Générateur de lumière selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la pièce cylindrique qui serre l'extrémité du faisceau de fibres optiques et enferme un barreau transparent comprend au moins deux parties assemblées l'une & l'autre, l'une serrant l'extrémité du faisceau de fibres optiques et l'autre contenant le barreau transparent. 6. Générateur de lumière selon la revendication 5, caractérisé en ce aue la partie qui serre l'extrémité du faisceau de fibres optiques est un manchon muni d'une gorge annulaire extérieure dans laquelle est placé un circlip, une extrémité de ce manchon est enfoncée dans la partie contenant le barreau transparent, laquelle partie est elle même assemblée à un tube qui entoure l'autre extrémité du manchon, et le circlip est enfermé entre la partie contenant le barreau transparent et le dit tube. 7. Générateur de lumière selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est contenu dans un bottier et il comprend un système de refroidissement à air pulsé dans lequel l'air pulsé qui entre dans le boitier lèche d'abord l'embout de faisceau de fibres optiques. 8. Générateur de lumière selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est contenu dans un boîtier et muni de moyens de fixation de l'embout de faisceau de fibres optiques qui rendent ce dernier amovible de l'extérieur du boîtier. 9. Générateur de lumière selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'ensemble de la lampe et de l'optique procure, en l'absence de l'embout de faisceau de fibres optiques, une concentration de lumière en un point situé à l'intérieur du boîtier. 10. Procédé pour la réalisation de l'embout d'extrémité du faisceau de fibres optiques d'un générateur de lumière selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on utilise des fibres présentant la caractéristique de se dilater sous l'effet d'un chauffage, on place d'abord un faisceau de fibres optiques dans un manchon, on chauffe ce dernier, on coupe l'extrémité du manchon avec les fibres qu'elle contient et on polit la tranche puis on lui apporte un traitement optique, et on fixe par un moyen mécanique quelconque en les appliquant l'un sur l'autre l'extrémité de ce manchon et l'extrémité d'un barreau transparent.