Brevet FR2752039A1 — publié le 19980206

NOUVEAUX GENERATEURS DE LUMIERE POUR FIBRES OPTIQUES 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, etc, les principaux avantages recherchés concernent: - I'obtention d'une lumière froide (sans accompagnement de chaleur) - la réalisation, éventuellement simultanée et à l'aide d'un seul générateur, d'un éclairage à 2 ou plusieurs sorties, d'une part par des éléments de câble à points lumineux à FOP isolés ou compactés dans une seule extrémité (embout unique) et d'autre part, par des éléments de câbles à FOP diffusant latéralement la lumière. - 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. - la mise en oeuvre de sources de lumière dont le niveau de bruit acoustique, principalement dû aux systèmes de ventilation est réduit aux maximum. Des générateurs de lumière destinés à l'éclairage 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 halogène ou 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 transmettre la lumière en un ou plusieurs points aux endroits souhaités. 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. Il 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. 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. De plus, la sortie unique de la lumière de ces générateurs ne permet pas généralement l'utilisation d'un faisceau multicâbles de grand diamètre et ne peut être optimisée à la fois pour une transmission de la lumière par câbles à diffusion latérale et par câbles à transmissions ponctuelles de lumière. 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 I 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. Une seule lampe 1 est utilisée, sans réflecteur, et peut ainsi notamment, rayonner son énergie lumineuse en avant et en arrière dans le plan horizontal vers 2 sorties opposées et symétriques situées sur le même axe. La lumière émise rayonnant par exemple vers la sortie de droite, traverse un filtre anticalorique 5 et des optiques de focalisation 6. Si nécessaire, et pour des raisons d'efficacités thermiques et optiques optimales, les optiques de focalisation 6 peuvent être choisies et disposées de manière à assurer un maximum de concentration de lumière dans un barreau 3 réalisé en matériau optique transparent et jouant le rôle d'adaptateur d'indice optique et d'isolation thermique. 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 la Figure 2. Un ventilateur 8 assure une aération efficace grâce à une circulation d'air 7 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 association avec un réflecteur métallique . Un tel ensemble permet d'obtenir dans une direction déterminée un maximum d'intensité du flux lumineux délivré par la lampe. Cependant, dans le cas notamment des lampes aux iodures métalliques, où le rélflecteur est souvent un élément séparé de la lampe, et dont on choisit des dimensions et ensuite le positionnement en fonction du type de lampe utilisé, I'efficacité du réflecteur est souvent très faible. A titre d'exemple non limitatif, I'emploi d'un réflecteur associé à une lampe Général Electric MBI 150/T/40 n'augmente que d'environ 15% le flux lumineux émis par la lampe seule et dans les meilleures conditions de réglage du couple lampe-réflecteur. L'objectif essentiel de l'invention est, comme il est montré sur la Figure 3, d'utiliser un tel type de lampe 2, sans réflecteur, qui rayonne la lumière émise d'une manière quasiornnidirectionnelle. Par ailleurs, des optiques de focalisation 6 permettent de concentrer une partie de la lumière dans au moins 2 directions, par exemple opposées. Cette lumière est reçue par 2 faisceaux 4 de câbles à FOP dont la fonctionnalité peut être très différente. Si un seul type de câble à diffusion latérale de la lumière est utilisé, I'éclairement longitudinal du câble sera très amélioré en raccordant les 2 extrémités de ce câble à chacune des 2 sorties du générateur. Des filtres anticaloriques 5 sont placés directement en face de la lampe 1, entre celle-ci et les optiques de focalisation 6. L'efficacité d'une telle disposition est très supérieure à celle obtenue en plaçant les filtres anticaloriques 5 entre les 2 lentilles 6, comme cela est souvent le cas dans les générateurs actuellement commercialisés. En effet, sans accessoires optiques intermédiaires entre la lampe et les filtres 5, ceux-ci présentent une efficacité optique optimale. Ce n'est pas le cas dans les générateurs actuels où les filtres 5 sont placés entre les couples de lentilles 6, ce qui conduit à une modification importante des trajets optiques traversant les filtres et à une réduction significative de l'effet anticalorique recherché. Par ailleurs, les filtres 5, placés à proximité immédiate de la lampe 1 absorbent une partie très importante des rayons infrarouges émis et l'élévation de température des filtres 5 est très élevée. Il en résulte une variation significative de l'indice optique du verre constituant les filtres, ce qui accentue par un phénomène de réflexion l'effet anticalorique des filtres. 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 normal 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 sorties comprend une lampe 150 W sans réflecteur du type GE MBI 150/T/40. Ce générateur est prévu pour recevoir à chacune de ses 2 sorties un faisceau de 20 câbles à FOP d'une longueur de 2 mètres. Le diamètre unitaire des FOP est de Imm. Le faisceau est constitué par 260 FOP soit 13 FOP par câble élémentaire Le diamètre utile de chaque câble est d'environ 4mm Le diamètre utile du faisceau à la sortie du générateur est de 18 mm L'intensité lumineuse moyenne mesurée dans l'axe en sortie de chaque câble de 4mm de diamètre utile est de 110 candelas soit 2200 candelas pour 20 câbles et 4400 candelas pour l'ensemble des 2 sorties. A titre de comparaison le nombre de candelas mesurés avec le même type de faisceau à 20 câbles 4mm raccordé sur la sortie d'un générateur classique actuel équipé du même type de lampe, mais munie d'un réflecteur n'est que de 2540 candelas soit une diminution de lumière d'environ 60% par rapport au générateur objet de l'invention à 2 sorties. 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, mais avec une disposition différente, la température à l'entrée des câbles à FOP est au maximum de 60"C. Cette température est réduite à 38"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. Cette valeur est réduite d'au minimum 10 à 20 dba par rapport a 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. 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 n'ajoute pas d'échauffement dans l'axe du rayonnement lumineux. REVENDICATIONS 1) Générateur de lumière pour câbles à fibres optiques notamment plastique, caractérisé en ce qu'il comporte: - d'une part: - au moins 2 sorties de flux lumineux - 1 lampe sans réflecteur associée à des filtres anticaloriques et des optiques de focalisation - d'autre part : une structure de circulation d'air en chicane anticalorique et antibruit 2) Générateur de lumière selon la revendication 1 caractérisé en ce que la lampe utilisée sans réflecteur et présentant un rayonnement lumineux quasi omnidirectionnel délivre une lumière qui peut être reçue, via un nombre de sorties égal ou supérieur à 2 par une quantité équivalente de faisceaux de câbles à fibres optiques raccordés au générateur. 3) Générateur de lumière selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que la lumière émise par la lampe traverse directement les filtres anticaloriques placées à son voisinage, sans accessoires optiques intermédiaires entre la lampe et les filtres anticaloriques. 4) Générateur de lumière selon les revendications 1,2 et 3 caractérisé en ce que la circulation d'air forcé anticalorique et antibruit est canalisée et s'effectue dans des conduits en chicane. Le flux d'air chaud en provenance de la lampe est évacué de manière séparée; ce qui abaisse notablement la température sur les optiques.