Brevet FR2737768A1 — publié le 19970214

La présente invention concerne un luminaire destiné à produire un faisceau éclairant orientable dans l'espace, l'orientation du faisceau dépendant de la disposition d'un réflecteur par rapport à un flux lumineux reçu par celui-ci. Dans un luminaire classique de oe genre, on dispose d'une source lumineuse déportée qui envoie un flux lumineux sous forme de faisceau concentré vers un terminal réflecteur orientable. Ce dernier agit comme relais pour renvoyer un faisceau éclairant sur une zone désignée en fonction de son orientation. Ce type de luminaire est souvent utilisé comme spot dans le domaine de l'éclairage décoratif. Etant généralement de faible encombrement, Ces luminaires peuvent être placés à des endroits discrets d'une zone à éclairer. Ils peuvent notamment être installés dans des vitrines ou dans des meubles présentoirs pour envoyer un faisceau éclairant dirigé vers des objets choisis. Un exemple typique d'un tel luminaire est représenté à la figure 1. Le luminaire comprend un châssis 1 maintenu à une position surélevée par rapport au plan d'éclairage 2. Une lampe 3, constituée d'une souroe lumineuse 3a, d'un réflecteur 3b et d'un bloc optique 3c, est fixée à une position inférieure du châssis 1. La lampe envoie un faisceau concentré 4 aligné avec le point central d'un miroir orientable 5, situé à une position supérieure du châssis 1. On notera cependant que dans certaines réalisations connues, le flux lumineux est issu d'un guide de lumière, tel par exemple un faisceau de fibres optiques. Le flux lumineux reçu par le miroir 5 est renvoyé sous forme de faisceau éclairant 6 à section réduite, dirigé vers le plan d'éclairage 2 selon l'orientation du miroir.De manière classique, l'orientation variable du miroir 5 s'obtient par un pivotement de ce dernier autour de son axe central. Dans l'exemple représenté, le miroir est maintenu par une fixation à rotule 7 disposée entre le châssis 1 et le centre de sa face arrière. Grâce au joint à rotule 7, la face du miroir peut être orientée sur deux plans perpendiculaires et on peut ainsi faire balayer toute la zone d'éclairage 2 par le faisceau éclairant 6. La surface réfléchissante du miroir orientable 5 est normalement plane de façon à être optiquement neutre vis-à-vis du faisceau lumineux incident 4. En effet, une courbure de cette surface, par exemple visant à conoentrer le faisceau éclairant 6, modifierait de manière incontrôlable les caractéristiques de réflexion selon l'angle d'incidence du faisceau lumineux. Il en résulterait des non-uniformités de distribution de flux lumineux dans le faisceau éclairant 6, évoluant d'un point à l'autre de la zone éclairée 2. Ainsi, le miroir ne peut servir à former le faisceau éclairant du luminaire, par exemple en le concentrant. Par ailleurs, on notera que le réglage de l'orientation du faisceau éclairant s'opère par le pivotement du plan du miroir sur son axe central. Le miroir fonctionne donc comme un levier optique avec très fort effet de levier, ce qui rend ce réglage particulièrement délicat. Ce type de montage est par ailleurs vulnérable aux vibrations ou aux variations de température qui tendent à modifier l'angle d'alignement du miroir. Un luminaire fonctionnant sur le même principe que celui de la figure 1 est également décrit dans le document DE-U1-94 15282 (modèle d'utilité allemand). Ainsi, un objet de la présente invention est de prévoir un luminaire permettant d'obtenir un faisceau lumineux orientable dans l'espace avec un réglage facile, précis et stable. Un autre objet de la présente invention est de permettre de conférer un rôle actif au réflecteur dans la formation du faisceau. Ces objets sont réalisés, selon l'invention, par un luminaire destiné à produire un faisceau éclairant orientable dans l'espace, comprenant un emplacement pour une source lumineuse capable d'émettre un flux lumineux incident suivant un axe et un réflecteur pour recevoir le flux incident et réfléchir celui-ci sous forme de faisceau éclairant, la direction du faisceau éclairant étant réglable par modification de la disposition relative de l'axe du flux incident et du réflecteur, caractérisé en ce que le réflecteur a une surface active concave dont la section suivant un plan longitudinal présente une courbure variable entre une première et une deuxième extrémité longitudinale, de sorte que la direction du faisceau éclairant relativement à l'axe du flux lumineux incident peut être modifiée par déplacement du point d'incidence de l'axe du faisceau incident sur la surface active du réflecteur entre la première et la deuxième extrémité longitudinale. Ainsi, le réglage de l'inclinaison du faisceau éclairant par rapport à l'axe du flux lumineux peut s'effectuer non pas par un pivotement du réflecteur, mais par un mouvement en translation : soit de l'axe du flux lumineux dans le plan de symétrie du réflecteur, ce dernier restant fixe, soit du réflecteur parallèlement à son plan de symétrie, l'axe du flux lumineux restant fixe. Qui plus est, la forme concave du réflecteur permet à celui-ci de former un faisceau concentré à partir du flux lumineux reçu, et donc d'agir comme surface optique active. Ceci peut permettre d'être moins exigeant sur les caractéristiques optiques du flux lumineux de la source et ainsi de réaliser des économies au niveau de ce composant. Bien que l'invention puisse être mise en oeuvre avec un réflecteur concave à courbures variables choisies parmi un grand nombre de fonctions génératrices, il a été constaté que des performances optiques élevés peuvent être obtenus si les courbures variables du réflecteur sont définies par une surface paramétrique polynomiale. Ces familles de courbes se prêtent particulièrement bien à la conception assistée par ordinateur en utilisant des logiciels existant, spécifiques aux calculs d'optique géométrique. Le réflecteur peut être mobile en rotation autour de l'axe du flux lumineux de la source de manière à permettre de régler la position azimutale du faisceau éclairant, oelui-ci étant émis dans le plan logitudinal du réflecteur. On notera donc que le réglage de la position azimutale du faisceau éclairant relève d'un mouvement de rotation qui peut être totalement dissocié de oelui du réglage de l'angle d'inclinaison du faisceau. Il est donc beaucoup plus aisé d'orienter le faisceau éclairant par rapport aux luminaires connus, basés sur des miroirs pivotants. Le réflecteur peut également être monté mobile dans le sens de l'axe du flux lumineux de la source de manière à permettre un réglage de la section du faisceau éclairant selon l'éloignement du réflecteur du point de sortie du flux lumineux, à la manière d'un zoom. On notera que ce mouvement axial est aussi parfaitement dissociable des mouvements en translation et en rotation précités pour le réglage de l'orientation de faisceau éclairant. Avantageusement, le flux lumineux est issu à partir d'une pièce cylindrique coaxiale avec celui-ci, et le réflecteur est monté dans un support présentant un manchon engagé sur cette pièce cylindrique et mobile en rotation et axialement sur cette pièce cylindrique pour permettre le réglage respectivement de l'azimut du faisceau éclairant et de la section du faisceau éclairant. Le réflecteur peut être contenu dans un cadre qui est engagé dans le support précité par un moyen formant une glissière, permettant au réflecteur de coulisser le long de son axe longitudinal pour effectuer le réglage de l'inclinaison du faisceau éclairant. Une configuration compacte permettant de placer le terminal réflecteur dans des espaces réduits peut être obtenue en séparant le terminal réflecteur et la source lumineuse, ces deux unités étant reliées par un guide de lumière ayant une fenêtre d'entrée au niveau de la source lumineuse et une fenêtre de sortie au niveau du terminal réflecteur pour émettre le flux lumineux vers le réflecteur. Ce guide de lumière peut être réalisé à partir de fibres optiques. D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront de la description d'un mode de réalisation préféré du luminaire conforme à l'invention, donné à titre d'illustration en référence aux dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 est une vue simplifiée d'un luminaire à faisceau éclairant orientable dans l'espace selon l'art antérieur; - la figure 2a est une vue simplifiée montrant la forme générale d'un réflecteur conforme à la présente invention; - la figure 2b est une vue en coupe du réflecteur de la figure 2a suivant son plan de symétrie; ; - les figure 3a et 3b sont des schémas de principe montrant comment l'inclinaison du faisceau éclairant varie selon la disposition relative du réflecteur et du flux lumineux incident selon la présente invention - la figure 4 est une vue générale d'un luminaire à faisceau éclairant orientable dans l'espace conformément à la présente invention - la figure 5 est une vue en coupe du terminal réflecteur selon le plan V-V' de la figure4; - la figure 6 est un schéma simplifié du terminal réflecteur des figures 4 et 5, montrant la variation de l'azimut du faisceau éclairant en fonction de l'orientation du plan longitudinal du réflecteur; - la figure 7 est une vue simplifiée d'une première variante de l'invention; - la figure 8 est une vue en coupe simplifiée d'une deuxième variante de l'invention;; -la figure 9 est une vue simplifiée d'une troisième variante de l'invention ; et -la figure 10 est une vue simplifiée d'une quatrième variante de l'invention. Avant de décrire en détail un mode de réalisation du luminaire, il sera expliqué les caractéristiques géométriques et optiques du réflecteur utilisé dans l'invention. Comme le montre la figure 2a, le réflecteur 10 a une surface active 10a de forme concave, et présente un plan longitudinal S, c'està-dire un plan de symétrie, suivant son axe longitudinal L le réflecteur 10 est délimité le long de cet axe longitudinal L par une première et une deuxième extrémités 10b, 10c. La courbure C du réflecteur est variable le long de ce plan longitudinal S, ainsi que le long de plans parallèles à oe dernier dans la zone de la surface active 10a du réflecteur 10. Cette courbure C est représentée au niveau de la crête du réflecteur 10 dans la vue en coupe de la figure 2b, c'est-à-dire selon le plan de symétrie S. La surface active 10a du réflecteur est ainsi formée par un ensemble de courbures variables C évoluant sur des plans parallèles au plan longitudinal S du réflecteur 10. A titre d'exemple, les courbures variables peuvent être générées par des surfaces paramétriques polynomiales, le paramétrage étant défini par ordinateur sur la base d'un logiciel connu en soi de calcul en optique géométrique. Les caractéristiques optiques du réflecteur 10 seront maintenant expliquées en référence aux figure 3a et 3b. La surface active 10a du réflecteur 10 reçoit un flux lumineux 12 incident sous forme de faisceau à faible section, ayant un axe 14 aligné avec le plan longitudinal S du réflecteur 10. Le plan général du réflecteur 10 est incliné par rapport à la perpendiculaire de l'axe 14 du flux lumineux. le réflecteur 10 réfléchit ce flux lumineux 12 sous forme de faisceau éclairant 16 incliné par rapport à l'axe 14 du flux lumineux dans le plan de symétrie S du réflecteur 10. Cet angle d'inclinaison est variable selon le point d'incidence du flux lumineux 12 le long du plan de symétrie S du réflecteur 10. Dans la figure 3a, le flux lumineux 12 est incident sur la partie postérieure 10b du réflecteur, où sa courbure est telle que l'angle d'inclinaison al du faisceau éclairant 16 est relativement élevé. Dans la figure 3b, le flux lumineux est incident sur la partie antérieure 10c du réflecteur, où sa courbure est telle que l'angle d'inclinaison a2 du faisceau éclairant 16 est relativement faible. La variation de l'angle d'inclinaison du faisceau éclairant 16 résulte d'un déplacement relatif en translation entre l'axe 14 du flux lumineux 12 incident et le réflecteur 10 le long de son plan longitudinal S. Dans l'exemple, ce déplacement est obtenu par une translation du réflecteur 10 parallèlement à son plan général (flèche F), l'axe 14 du flux lumineux incident 12 étant fixe. Un mode de réalisation d'un luminaire fonctionnant sur le principe de l'invention sera maintenant décrit en référence aux figures 4 et5. le luminaire 20 est constitué par une source de lumière 22 qui émet un flux lumineux 12 à partir d'un groupe de fibres optiques gainé 24, et un terminal réflecteur 26 qui forme et oriente un faisceau éclairant 16 à partir du flux lumineux 12 issu du groupe de fibres optiques 24. La source de lumière 22 comprend, de manière classique, une source lumineuse 28 associée à un réflecteur 30 qui concentre un faisceau de lumière 32 sur une fenêtre d'entrée 34 d'une première extrémité du groupe de fibres optiques 24, éventuellement à travers un filtre optique 36. le flux lumineux transmis le long du groupe de fibres optiques est émis d'une fenêtre de sortie 38 à la deuxième extrémité du groupe de fibres optiques avec un faible angle de dispersion. Le groupe de fibres optiques au niveau de cette deuxième extrémité est contenu dans un cylindre rigide 40 d'assemblage de fibres optiques. Ce cylindre 40 est solidarisé avec le groupe de fibres optiques 24. Il sert à la fois à déterminer l'axe 14 du flux lumineux en sortie 12 et à constituer un poste de fixation pour le terminal réflecteur 26. le terminal réflecteur 26 incorpore un réflecteur 10 de forme concave ayant les caractéristiques de courbure expliquées en référence aux figures 2a et 2b. le réflecteur 10 est positionné avec son plan longitudinal S aligné avec la fenêtre de sortie 38. Son plan général est incliné de 15 à 30 degrés environ par rapport à la perpendiculaire de l'axe 14 du cylindre 40. le réflecteur 10 est logé dans un cadre 42 qui est monté coulissant sur un support 44 en forme de fourche. La fourche comprend deux branches 46 en forme de "L". les extrémités libres des branches 46 présentent des rebords 46a tournés vers l'intérieur. Ces rebords 46a pénètrent dans des rainures respectives 48 sur des bords opposés du cadre 42 pour permettre le coulissement de ce dernier dans le sens du plan général incliné (flèche F). Les autres extrémités des branches 46 sont solidarisées à un manchon 50 qui s'engage autour du cylindre rigide 40. le manchon 50 est retenu sur le cylindre par des lames élastiques cintrées 52 fixées à la surface interne du manchon et qui s'appuient radialement contre la surface externe du cylindre (figure 5). La force de frottement exercée sur le cylindre 40 par les lames élastiques 52 est suffisante pour maintenir le terminal 26 fixement à une position choisie, tout en autorisant le manchon 50 à coulisser sur le cylindre 40 et à tourner autour de son axe 14 en réponse à une légère force de sollicitation. Ce montage mécanique par lames élastiques 52 confère une grande stabilité et précision dans le mouvement du manchon, à la manière d'un curseur. La fixation mécanique de l'ensemble du luminaire au niveau du terminal réflecteur 26 est assuré par un socle 54 solidarisé à la partie inférieure du cylindre rigide 40 (figure 4). L'orientation en azimut du faisceau éclairant 16 est dans l'alignement du plan longitudinal S du réflecteur 10, comme le montre schématiquement la figure 6. Ainsi, le réglage en azimut du faisceau éclairant 16 peut être obtenu par une simple rotation du manchon 50 autour du cylindre rigide 40. Par ailleurs, il est possible de modifier la section 16a du faisceau éclairant du réflecteur en variant la distance entre ce dernier et la fenêtre de sortie de la source lumineuse, à la manière d'un zoom (figure 4). Dans le mode de réalisation décrit, ce réglage s'effectue simplement en coulissant le manchon 50 sur le cylindre rigide. le luminaire selon la présente invention autorise de nombreuses variantes, et permet des applications les plus diverses dans le domaine de l'éclairage décoratif ou utilitaire. Les figures 7 à 10 en montrent quelques exemples. le réflecteur dans chacun de ces exemples a une forme concave adaptée répondant aux caractéristiques décrites par référence aux figures 2 et 3. Dans la figure 7, le terminal réflecteur 26 du luminaire est monté sur un colonnette 70 dépendant d'une base 74 à même le plan d'éclairage 76, le luminaire étant utilisable comme liseuse. Dans ce cas, la source lumineuse est intégrée à la colonnette 70 et comprend un simple ensemble constitué d'une ampoule et d'un réflecteur adapté (non représenté). Le support 44 du terminal 26 est semblable à celui des figures 4 et 5 et se fixe sur une pièce cylindrique 40 ménagée à la partie supérieure de la colonnette 70. On notera que dans ce mode de réalisation, on peut s'affranchir de l'utilisation d'un guide de lumière, dès lors que la configuration de la source lumineuse permet d'obtenir un faisceau de section suffisamment restreinte et contrôlée sur la surface du réflecteur. La figure 8 est une vue simplifiée en section transversale d'un luminaire 80 selon une deuxième variante de l'invention, configurée pour constituer un éclairage décoratif fonctionnel. Le réflecteur 82 dans cet exemple est dédoublé, présentant deux surfaces concaves 82a, 82b orientées de part et d'autre d'un plan central de symétrie 84 du luminaire. La lumière d'une source lumineuse classique, 88a, 88b, est transmise le long de deux corps creux 86a, 86b chacun formant un guide de lumière envoyant un flux lumineux 12 vers chacun des deux réflecteurs 82a, 82b. Dans l'exemple, les guides de lumière 86a, 86b sont des cylindres à parois internes réfléchissantes, dans lesquels la lumière subit des réflexions multiples le long de son trajet. La position axiale de chaque guide de lumière 86a, 86b le long du plan longitudinal de son réflecteur respectif est mobile dans le sens de la flèche D pour régler l'angle d'inclinaison du faisceau éclairant 16 et 162 de chaque réflecteur 82a, 82b. La figure 9 montre une variante du luminaire 80 de la figure 8 adaptée pour être suspendu de façon à envoyer deux faisceaux 161, 162 vers un plafond 92, par exemple pour réaliser un éclairage sous bandeau. Dans l'exemple, le luminaire 80 est suspendu par les deux cylindres 86a, 86b formant les guides de lumière. La source de lumière (non représentée) peut être constituée par une ampoule avec réflecteur intégré dans chacun des cylindres. ll est cependant possible d'envisager d'obtenir le flux lumineux par dérivation à partir d'un conducteur de lumière, tel qu'un faisceau de fibres optiques, au-dessus du plafond. Enfin, la figure 10 montre un exemple d'utilisation de luminaires semblables à celui des figures 3 et 4 permettant une fixation murale, par exemple pour l'éclairage de tableaux. Le terminal réflecteur 26 de chaque luminaire est monté sur une tige 100 fixée au mur 102. Comme pour l'exemple précédant, la tige 100 peut intégrer une source lumineuse apte à produire un faisceau adapté sur le réflecteur, ou alors contenir un guide de lumière relié à une source déplacée. Revendications 1. Luminaire (20) destiné à produire un faisceau éclairant (16) orientable dans l'espace, comprenant un emplacement pour une source lumineuse (22) capable d'émettre un flux lumineux (12) incident suivant un axe (14) et un réflecteur (10) pour recevoir le flux incident et réfléchir celui-ci sous forme de faisceau éclairant, la direction du faisceau éclairant étant réglable par modification de la disposition relative de l'axe du flux incident et du réflecteur, caractérisé en ce que le réflecteur (10) a une surface active (10a) concave dont la section suivant un plan longitudinal (S) présente une courbure variable (C) entre une première et une deuxième extrémité longitudinale (lob, 10c), de sorte que la direction du faisceau éclairant (16) relativement à l'axe du flux lumineux peut être modifiée par dé placement du point d'incidence de l'axe (14) du faisceau incident (12) sur la surface active (10a) du réflecteur (10) entre la première et la deuxième extrémité longitudinale (lob, 10c). 2. Luminaire (20) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface active (10a) a un plan de symétrie longitudinal (S) contenant l'axe (14) du flux incident (12). 3. Luminaire (20) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le réflecteur (10) est mobile en translation sensiblement dans le sens de son axe longitudinal de sorte que l'orientation du faisceau éclairant (16) peut être modifiée en faisant coulisser le réflecteur (10). 4. Luminaire (24) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que lesdites courbures variables du réflecteur (10) sont définies par une surface paramétrique polynomiale. 5. Luminaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le réflecteur (10) est mobile en rotation autour de l'axe (14) du flux lumineux (12) de manière à permettre de régler la direction azimutale du faisceau éclairant (16), celle-ci étant alignée avec le plan longitudinal (S) du réflecteur (10). 6. Luminaire (30) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le réflecteur (10) est mobile dans le sens de l'axe du flux lumineux (12) de manière à permettre un réglage de la section (16a) du faisceau éclairant (16), à la manière d'un zoom. 7. Luminaire selon les revendications 3 et 6, caractérisé en ce que le ledit flux lumineux (12) est issu à partir d'une pièce cylindrique (40) coaxiale avec celui-ci, et en ce que le réflecteur (10) est monté dans un support (44) comportant un manchon (50) engagé dans cette pièce cylindrique (40) et mobile en rotation et axialement sur cette pièce cylindrique pour permettre le réglage respectivement de la direction azimutale du faisceau éclairant (16) et de la section (16a) du faisceau éclairant. 8. Luminaire (20) selon la revendication 7, caractérisé en ce que le réflecteur (14) est contenu dans un cadre (42) qui est engagé dans ledit support (44) par un moyen formant une glissière (46a, 48) permettant au réflecteur de coulisser le long de son plan de symétrie (S) pour effectuer le réglage de l'inclinaison du faisceau éclairant (16). 9. Luminaire (20) selon l'une quelconque de revendications 1 à 8, caractérisé en ce que ladite source (22) comprend une source lumineuse (28, 30) et un guide de lumière (24) ayant une fenêtre d'entrée (34) reliée à la source lumineuse et une fenêtre de sortie (38) émettant le flux lumineux (12) vers le réflecteur (10). 10. Luminaire selon la revendication 9, caractérisé en ce que ledit guide de lumière est constitué par un faisceau de fibres optiques (24).