Brevet FR2757929A1 — publié le 19980703

GENERATEURS DE LUMIERE FIBRES OPTIQUES A DIFFUSION LATERALE L'éclairage par fibres optiques et notamment les FOP (fibres optiques plastique) se généralise de plus en plus. Dans les applications les plus importantes qui se situent dans les domaines muséographiques, architecturaux décoratifs, industriels, sécuritaires, militaires, etc., les principaux avantages recherchés concernent: - I'obtention d'une lumière froide (sans accompagnement de chaleur) - I'allongement de la longueur utile des câbles diffusants sans déperdition visuelle avec des câbles de 30 mètres et plus alimentés en un point. - la réalisation, éventuellement simultanée et à l'aide d'un seul générateur, d'un balisage linéaire par des éléments de câble à diffusion latérale isolés ou compactés dans une seule extrémité (connecteur optique unique). - I'utilisation de sources de lumière à faible consommation électrique et à forte dissipation thermique interne permettant de réduire la température à l'entrée des câbles ou des faisceaux de lumière. - I'utilisation des flux lumineux d'au moins deux lampes traversant leur train optique sans utilisation de renvoi d'angle et concentrant en un point les flux lumineux. - la mise en oeuvre de sources de lumière dont le niveau de bruit acoustique, principalement dû aux systèmes de ventilation est réduit au minimum. Des générateurs de lumière destinés à l'éclairage latéral par FOP sont maintenant commercialisés, mais aucun ne présente, dans l'état de l'art actuel, I'ensemble des propriétés énumérées plus haut. Les générateurs actuels sont constitués généralement par une lampe à iodure métallique associée à un réflecteur qui renvoie la lumière après passage dans une optique de focalisation appropriée, dans la direction où est placé le faisceau ou le câble à FOP chargés de diffuser la lumière sur toute la longueur de chaque câble. Un des inconvénients majeurs de ce type de générateur est que le meilleur compromis entre la puissance lumineuse transmise par le câble et l'élévation de température à l'entrée du câble est difficile à obtenir. n peut en résulter des détériorations de la FOP, car les températures mises en jeu peuvent rapidement dépasser 85"C. Ces générateurs sont donc nécessairement équipés de filtres anticaloriques qui absorbent en même temps que l'énergie calorifique infrarouge une partie significative de la lumière visible. Les générateurs utilisant des adaptations de flux par renvoi d'angle perdent de la puissance lumineuse consécutivement aux réflections successives. Par ailleurs, un ou plusieurs ventilateurs sont nécessaires pour évacuer la chaleur engendrée à l'intérieur du générateur. Ces ventilateurs créent un bruit acoustique souvent indésirable dans certaines applications tandis que les trous et auvents d'aération nécessaires au bon fonctionnement des ventilateurs excluent l'utilisation des générateurs en milieux très humides, tels les ruissellements. Ces ouvertures laissent, par ailleurs, souvent 'filtrer' une partie de la lumière émise par la lampe, créant ainsi une lumière parasite non désirée. Les générateurs de lumière, objet de l'invention, permettent, grâce à une nouvelle utilisation des lampes sources de lumière, associées à des systèmes de refroidissement perfectionnés de palier les inconvénients relevés avec les générateurs existants et ainsi de satisfaire aux nouvelles exigences des utilisateurs. La Figure 1 montre le schéma général d'un générateur objet de l'invention. Le générateur suivant l'invention est constitué d'une infrastructure mécanique extérieure 2 comprenant l'ensemble des éléments constitutifs du générateur. Deux lampes 1 utilisées sans ou avec réflecteur 3 peuvent aussi rayonner leur énergie lumineuse en avant et en arrière dans le plan horizontal sur un réflecteur 3 vers les optiques 4 en additionnant leur énergie lumineuse. Les rayonnements émis par les lampes 1 selon les axes concourrents 5 et 6 sont concentrés par les optiques de focalisation 4. La lumière émise rayonnant et réfléchie respectivement selon les axes 5 et 6 traverse un filtre anticalorique 7 et les optiques de focalisation 4. Si nécessaire, et pour des raisons d'efficacités thermiques optimales, les optiques de focalisation 4 peuvent être choisies et disposées de manière à assurer un maximum de concentration de lumière dans un barreau 8 réalisé en matériau optique transparent et jouant le rôle d'adaptateur d'indice optique et d'isolation thermique. Le flux lumineux réémis par le réflecteur 3 peut être additionnel pour ajouter 20% de flux supplémentaire par axe. Pour des raisons de simplification de la Figure 1, le système de refroidissement proprement dit n'y est pas figuré, mais est montré séparément sur les Figure 2 et 3. Un ventilateur 8 assure une aération efficace grâce à une circulation d'air 9 dans un circuit en chicane, assurant le maximum de refroidissement de l'ensemble du générateur. L'invention sera mieux comprise par les explications et figures qui suivent. Dans la plupart des générateurs commercialisés, les lampes sont utilisées en associant un réflecteur métallique et un train optique de focalisation. L'invention consiste à additionner des rayonnements lumineux selon deux axes concourrents dont l'angle a est Figure I d'utiliser au minimum deux lampes associées à des optiques de focalisation déterminant deux axes concourrents permettant d'additionner et de concentrer les flux lumineux qui seront reçus par un connecteur 8 reliant les fibres optiques selon la figure 1. Un seul connecteur peut assurer la liaison de deux ou plusieurs câbles à diffusion latérale de lumière. L'éclairement longitudinal du câble sera très amélioré en raccordant les 2 extrémités de ce câble sur la sortie du générateur. Selon figure 1, des filtres anticaloriques 7 sont placés directement en face de la lampe 1, entre celle-ci et les optiques de focalisation 4. L'efficacité d'une telle disposition est très supérieure à celle obtenue en plaçant les filtres anticaloriques 7 entre les 2 lentilles 4, comme cela est souvent le cas dans les générateurs actuellement commercialisés. De façon à diminuer au maximum l'élévation de température à l'entrée des câbles optiques une ventilation forcée est assurée par un ventilateur 8. Selon un autre objet de l'invention, le bruit de ce ventilateur est considérablement réduit par l'emploi d'un système de ventilation constitué par un circuit d'aspiration et d'évacuation d'air réalisé par des conduits disposés en chicane. Cet aménagement mécanique particulier est destiné à modifier le trajet nonnal de la circulation d'air du système de ventilation au profit des surfaces les plus chaudes ou les plus sensibles comme celles des extrémités des câbles optiques. Selon l'invention, une amélioration sensible est obtenue pour ces conduits en chicane à la fois du point de vue du bruit acoustique et de la dissipation thermique. A titre d'exemple, non limitatif de l'invention, un générateur à 2 trains optiques comprend 2 lampes 150 W avec ou sans réflecteur du type GE MBI 150tir/40. Ce générateur est prévu pour recevoir sur la sortie un faisceau de câbles à FOP d'une longueur de 30 mètres et plus selon Figure 4. Le câble diffusant de longueur utile 14mm Le diamètre unitaire des FOP est de 0,5 ou 0,75 mm. Le câble est constitué par 100 FOP. Le diamètre utile de chaque câble est d'environ 14mm Le diamètre utile du câble diffusant à la sortie du générateur est de 100 fibres. L'intensité lumineuse moyenne mesurée latéralement à 30 mètres de la sortie de générateur sur le câble de diamètre 14mm est le double de celle mesurée avec le même type de câbles sur un générateur 150 W disposant d'un train optique et d'une seule lampe. Avec les générateurs classiques actuels et en utilisant les mêmes types de ventilateurs et filtres anticaloriques proposés dans notre nouvelle version de générateur selon l'invention, la température à l'entrée des câbles à FOP est de 60"C. Cette température est réduite à 40"C avec la nouvelle disposition et structure de refroidissement en chicane selon l'un des objets de l'invention. Le niveau de bruit acoustique des nouveaux générateurs, objets de l'invention est toujours inférieur à 44 dba et peut atteindre 25 dba. Cette valeur est réduite d'au minimum 10 à 20 dba par rapport à celle mesurée sur les générateurs commercialisés connus. Selon l'invention, le système retenu pour améliorer l'évacuation thermique d'après la figure 2 permet, grâce à la disposition en deux étage séparés, de séparer les flux d'air entre les trains optiques et la platine alimentation 10. Avec cette disposition, la platine d'alimentation n'est pas échauffé par le flux d'air issu de la lampe et inversement le flux d'air circulant le long de la platine d'alimentation 10 n'ajoute pas d'échauffement dans l'axe du rayonnement lumineux. Selon l'invention, le système de refroidissement permet la séparation mécanique des blocs optiques de la platine d'alimentation. Un capteur de température placé à proximité du culot de la lampe permet la coupure d'alimentation de celle-ci en cas d'élévation de température supérieure au seuil de 50"C sur les embouts de câble optique 3. Le nouveau type de générateur permet l'emploi de câble diffusant à fibres optiques dont les fibres unitaires ont été rebouclées sur elles-mêmes selon la Figure 4. Le rebouclage du câble optique permet une optimisation du rendement lumineux supérieure à celle obtenue avec un câble optique diffusant de même diamètre non rebouclé dans une même gaine 12. L'injection d'un flux lumineux du connecteur 8 simultanément de part et d'autre des fibres optiques unitaires de diamètre 0,5 ou 0,75 mm 13 constituantes de câble permet un rendu lumineux homogène sur des distances d'au moins 30 mètres linéaires. REVENDICATIONS 1) Générateur de lumière pour câbles à fibres optiques diffusantes notamment plastique, caractérisé en ce qu'il comporte (figure 1): - d'une part: - I'émission de flux lumineux au moins selon deux axes concourrents (5 ; 6) ces deux flux sont injectés directement par addition selon un angle a inférieur à 20 dans un connecteur à fibre optique (8). - d'autre part: une structure de circulation d'air en chicane anticalorique et antibruit (9) 2) Générateur de lumière selon la revendication 1 caractérisé en ce que la lumière émise par la lampe traverse directement le filtre anticalorique (7) placé à son voisinage et sans accessoires optiques intermédiaires entre les deux lentilles du train optique (4). 3) Générateur de lumière selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que la circulation d'air forcé anticalorique et antibruit est canalisée et s'effectue dans des conduits en chicane (9). Le flux d'air chaud en provenance de la lampe est évacué de manière séparée ; ce qui abaisse notablement la température sur les optiques ainsi que sur le connecteur à fibre optique. 4) Générateur de lumière selon les revendications 1,2 et 3 caractérisé en ce que l'accroissement du flux lumineux se fait par l'addition d'au moins deux flux émis sur deux axes concurrents en un même plan (5 ;6). 5) Générateur de lumière selon les revendications 1,2,3,4 caractérisé en ce que le câble optique à diffusion lumineuse latérale a une longueur d'au moins 30 mètres.