Brevet FR2834330A1 — publié le 20030704

Arrière-plan de l'invention La présente invention est relative à un dispositif d'éclairage indirect, notamment appliqué à l'éclairage public. Elle vise plus particulièrement un réflecteur primaire d'un dispositif d'éclairage indirect destiné à émettre un faisceau lumineux vers un réflecteur secondaire. L'éclairage indirect consiste à émettre un faisceau lumineux dirigé vers le haut à partir d'un réflecteur primaire pour le réfléchir vers le bas sur une surface à éclairer grâce à un réflecteur secondaire. En pratique, le réflecteur primaire est formé d'une source lumineuse associée à des surfaces de réflexion qui permettent de diriger le faisceau lumineux issu de la source vers le réflecteur secondaire. Ce dernier consiste généralement en une surface réfléchissante qui renvoie le faisceau lumineux émis par le réflecteur primaire vers la surface au soi à éclairer. De la sorte, le flux lumineux du réflecteur primaire qui éclaire vers le haut n'est pas visible pour des observateurs situés au niveau du sol ; seul est visible le réflecteur secondaire qui reçoit le flux lumineux du réflecteur primaire et qui répartit ce flux sur la surface à éclairer. Cette technique d'éclairage permet d'obtenir une grande variété d'effets esthétiques et procure un certain confort. Par son principe qui met en oeuvre un réflecteur primaire et un réflecteur secondaire, cette technique présente toutefois des inconvénients évidents en ce qui concerne le rendement lumineux, c'est à dire le rapport entre le flux lumineux qui atteint la surface à éclairer et le flux lumineux émis par la source de lumière. En effet, seulement une partie du flux lumineux délivré par le réflecteur primaire est réfléchie par le réflecteur secondaire, la partie restante étant perdue et contribuant à la pollution lumineuse. Afin de résoudre ces problèmes de rendement, il est notamment connu de limiter l'étendue du flux lumineux issu du réflecteur primaire en plaçant des obstacles à proximité immédiate de la source lumineuse ou sur le trajet des rayons lumineux. La limitation de l'étendue du flux direct permet de mieux répartir le flux de la source lumineuse sur la surface réfléchissante du réflecteur secondaire. Elle s'effectue généralement par des obstacles placés au voisinage de la source lumineuse. Ces obstacles sont disposés pour ne pas absorber le flux réfléchi par les surfaces de réflexion du réflecteur primaire. En pratique, on constate toutefois qu'en raison de la taille relative de la source lumineuse par rapport aux surfaces de réflexion, le flux réfléchi par celles-ci est en grande partie absorbé. Ainsi, pour une source lumineuse de taille donnée, la délimitation de !'étendue du flux issu du réflecteur primaire est généralement réalisée au détriment du rendement lumineux. A titre indicatif, la délimitation obtenue par des projecteurs à découpe, notamment utilisés dans les théâtres, ou par des projecteurs à diapositives atteint un rendement lumineux de 25% environ pour les systèmes les plus efficaces. Il existe donc une certaine incompatibilité entre la recherche d'une grande précision dans la délimitation du flux lumineux et le rendement lumineux. Objet et résumé de l'invention La présente invention vise donc à pallier de tels inconvénients en proposant un réflecteur primaire pour dispositif d'éclairage indirect qui permet de concilier une délimitation de l'étendue du flux lumineux suffisamment précise pour être compatible avec les exigences de limitation des pollutions lumineuses avec un rendement lumineux aussi proche que possible de celui des dispositifs d'éclairage à flux lumineux non délimité. A cet effet, il est prévu un réflecteur primaire pour dispositif d'éclairage indirect comportant : une source lumineuse pour émettre un faisceau lumineux direct autour d'un axe optique et en direction d'une surface réfléchissante d'un réflecteur secondaire, la source lumineuse étant disposée le long de l'axe optique, et, disposée de chaque côté d'un plan de symétrie vertical passant par l'axe optique, une surface de réflexion de ce faisceau lumineux émis par la source lumineuse, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un diaphragme rectangulaire disposé immédiatement en aval des surfaces de réflexion, les surfaces de réflexion présentant chacune une courbure variant de façon sensiblement continue de sorte que le faisceau lumineux réfléchi traverse majoritairement le diaphragme rectangulaire. De préférence, l'étendue angulaire dudit faisceau lumineux direct délimitée par ledit diaphragme rectangulaire est voisine de celle du faisceau lumineux réfléchi par lesdites surfaces de réflexion. De la sorte, le diaphragme rectangulaire du réflecteur selon l'invention permet de délimiter de façon optimale l'étendue du flux lumineux issu du réflecteur. La forme particulière des surfaces de réflexion est déterminée pour que le faisceau lumineux réfléchi passe en majorité (de préférence environ 60% des rayons réfléchis) par le diaphragme rectangulaire ce qui permet d'obtenir un rendement lumineux élevé. Avantageusement, les surfaces de réflexion du réflecteur présentent chacune une courbure telle que le faisceau lumineux réfléchi contourne la source lumineuse ce qui contribue également à améliorer le rendement lumineux. En outre, les surfaces de réflexion présentent de préférence chacune une courbure telle que le faisceau lumineux réfléchi permet d'obtenir un éclairement sensiblement uniforme de la surface réfléchissante du réflecteur secondaire. Les surfaces de réflexion du réflecteur primaire sont avantageusement formées à partir de deux surfaces rectangulaires réunies par l'un de leurs petits côtés passant par le plan de symétrie, les surfaces rectangulaires étant déformées de façon progressive. La présente invention vise également un dispositif d'éclairage indirect équipé d'un tel réflecteur primaire. Brève description des dessins D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-dessous, en référence aux dessins annexés qui en illustrent un exemple de réalisation dépourvu de tout caractère limitatif, et sur lesquels : - la figure 1 représente de façon schématique un dispositif d'éclairage indirect équipé d'un réflecteur primaire selon l'invention ; - la figure 2 est une vue en perspective et en éclaté d'un réflecteur primaire selon l'invention ; - la figure 3 est une vue schématique et en perspective du diaphragme rectangulaire et des surfaces de réflexion du réflecteur primaire de la figure 2 ; - les figures 4a et 4b sont des diagrammes représentant l'étendue du faisceau lumineux issu directement de la source lumineuse, respectivement sans et avec le diaphragme rectangulaire ; et - les figures 5a et 5b sont des diagrammes représentant les intensités lumineuses du faisceau lumineux (flux direct et flux réfléchi) issu du réflecteur primaire, respectivement sans et avec le diaphragme rectangulaire. Description détaillée d'un mode de réalisation On se réfère à la figure 1 qui représente un dispositif d'éclairage indirect équipé d'un réflecteur primaire selon l'invention. Sur cette figure, on voit qu'un mât 10 supporte, dans sa partie inférieure, un réflecteur primaire 12 émettant un faisceau lumineux 14 en direction d'un réflecteur secondaire 16 fixé dans une partie supérieure du mât. Ce réflecteur secondaire réfléchit le faisceau lumineux 14 vers une surface au sol 18 à éclairer. Le réflecteur secondaire 16 présente une surface réfléchissante sensiblement rectangulaire et comporte des moyens optiques lui permettant de renvoyer le faisceau 14 aussi exactement que possible sur la surface au sol 18. Ce réflecteur secondaire, objet de la demande de brevet déposée conjointement et intitulée Réflecteur secondaire de luminaire d'éclairage à construction modulaire , ne fait pas partie de la présente invention et ne sera donc pas décrit dans le détail. La figure 2 illustre en éclaté les différents éléments constitutifs du réflecteur primaire 12 montés dans un boîtier 20, par exemple de forme parallélépipédique. Il s'agit tout d'abord d'une source lumineuse 22 disposée le long d'un axe optique longitudinal X-X en direction de la surface réfléchissante du réflecteur secondaire 16. Il s'agit ensuite de deux surfaces de réflexion 24a, 24b symétriques par rapport à un plan de symétrie vertical P passant par l'axe optique X-X et destinée à intercepter une partie déterminée du faisceau lumineux direct émis par la source lumineuse. Selon l'invention, le réflecteur primaire 12 comporte en outre un diaphragme rectangulaire 26 disposé immédiatement en aval des surfaces de réflexion 24a, 24b et destiné à délimiter le faisceau lumineux direct issu de la source lumineuse qui n'est pas intercepté par les surfaces de réflexion, l'étendue délimitée de ce faisceau lumineux direct étant voisine de celle du faisceau lumineux réfléchi par les surfaces de réflexion. En effet, les surfaces de réflexion présentent chacune une courbure variant de façon sensiblement continue de sorte que les rayons réfléchis par ces surfaces traversent majoritairement le diaphragme 26. Par majoritairement, on entend qu'au moins 50%, et de préférence environ 60%, des rayons réfléchis par les surfaces de réflexion traversent le diaphragme. Plus précisément, les surfaces de réflexion ont une forme voisine d'un paraboloïde et sont formées de telle sorte que les rayons réfléchis convergent majoritairement vers l'axe optique X-X afin de ne pas être occultés par le diaphragme rectangulaire 26 pour diverger ensuite et se répartir sur la surface réfléchissante du réflecteur secondaire 16. La détermination de la forme des surfaces de réflexion 24a, 24b s'effectue par essais successifs, à l'aide d'un logiciel particulier qui permet d'obtenir une déformation continue des surfaces, une vision des rayons réfléchis et une simulation rapide du comportement optique de ces surfaces. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, les surfaces de réflexion 24a, 24b sont formées à partir de deux surfaces rectangulaires réunies par l'un de leurs petits côtés passant par le plan de symétrie P. Ces surfaces rectangulaires sont déformées de façon progressive. Comme illustré par la figure 2, la source lumineuse 22 qui est associée à ces surfaces de réflexion est alors arrangée de façon à émettre des rayons lumineux principalement sur les deux surfaces de réflexion. A cet effet, la source lumineuse peut, par exemple, comporter des diaphragmes évitant une émission de rayons lumineux dans des directions parallèles au plan de symétrie P afin de minimiser les pertes lumineuses. La figure 3 illustre un ensemble de rayons 28 issus du centre de la source lumineuse 22 et réfléchis sur une zone terminale d'une des surfaces de réflexion 24a, 24b. Sur cette figure, on observe bien que cet ensemble de rayons passe entièrement dans le diaphragme 26. On remarque également, qu'après avoir traversé le diaphragme, l'ensemble de rayons 28 se divise en deux nappes convergentes de rayons sensiblement parallèles entre eux de façon à obtenir avantageusement un éclairement sensiblement uniforme de la surface réfléchissante du réflecteur secondaire 16. Le diaphragme rectangulaire 26 est dimensionné et disposé immédiatement en aval des surfaces de réflexion 24a, 24b pour que l'étendue du faisceau lumineux direct qu'il délimite soit voisine de l'étendue du faisceau lumineux réfléchi par les surfaces de réflexion. Les dimensions et la position du diaphragme peuvent être déterminées pour que les faisceaux lumineux directs (c'est à dire limités par le diaphragme) et réfléchis couvrent des étendues voisines sur la surface réfléchissante du réflecteur secondaire 16. De la sorte, on obtient, sur la surface réfléchissante du réflecteur secondaire 16, un éclairement sensiblement uniforme et dont l'étendue peut être ajustée pour obtenir un compromis très satisfaisant entre le faisceau lumineux reçu par la surface réfléchissante du réflecteur secondaire et le faisceau polluant qui s'étend au-delà de cette surface. Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, les surfaces de réflexion 24a, 24b présentent chacune une courbure telle que les rayons réfléchis contournent la source lumineuse 22. Plus précisément, les rayons réfléchis par les surfaces de réflexion évitent un volume qui entoure la source lumineuse contribuant ainsi à l'amélioration du rendement lumineux du réflecteur primaire. Les figures 4a, 4b et Sa, Sb permettent d'illustrer, en termes de résultats photométriques, les différents avantages du réflecteur selon l'invention. Les figures 4a et 4b sont des diagrammes photométriques représentant en perspective l'étendue du faisceau lumineux issu directement de la source lumineuse, respectivement sans et avec le diaphragme rectangulaire 26 disposé immédiatement en aval des surfaces de réflexion. On constate bien sur la figure 4b que l'ajout du diaphragme rectangulaire limite l'étendue du flux direct émis par la source lumineuse. Les figures Sa et Sb représentent, sous forme de diagrammes photométriques, les intensités lumineuses qui résultent du flux direct de la source lumineuse et du flux réfléchi par les surfaces de réflexion 24a, 24b, respectivement sans et avec le diaphragme rectangulaire disposé immédiatement en aval des surfaces de réflexion. En l'absence de diaphragme (figure Sa), la distribution des intensités lumineuses présente déjà une forme sensiblement rectangulaire en raison de la forme particulière des surfaces de réflexion. Toutefois, la distribution obtenue n'est pas nettement délimitée. La présence du diaphragme rectangulaire 26 (figure Sb) permet de remédier à ce problème : la distribution des intensités lumineuses du faisceau réfléchi reste rectangulaire et devient sensiblement uniforme sur toute l'étendue de l'ouverture du diaphragme rectangulaire. REVENDICATIONS 1. Réflecteur primaire (12) pour dispositif d'éclairage indirect, comportant une source lumineuse (22) pour former un faisceau lumineux direct (14) autour d'un axe optique (X-X) et en direction d'une surface réfléchissante d'un réflecteur secondaire (16), ladite source lumineuse étant disposée le long dudit axe optique, et, disposée de chaque côté d'un plan de symétrie vertical (P) passant par ledit axe optique, une surface de réflexion (24a, 24b) de ce faisceau lumineux émis par ladite source lumineuse, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un diaphragme rectangulaire (26) disposé immédiatement en aval desdites surfaces de réflexion, lesdites surfaces de réflexion présentant chacune une courbure variant de façon sensiblement continue de sorte que le faisceau lumineux réfléchi traverse majoritairement ledit diaphragme rectangulaire. 2. Réflecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étendue angulaire dudit faisceau lumineux direct délimitée par ledit diaphragme rectangulaire est voisine de celle du faisceau lumineux réfléchi par lesdites surfaces de réflexion. 3. Réflecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les surfaces de réflexion (24a, 24b) présentent chacune une courbure telle que le faisceau lumineux réfléchi contourne ladite source lumineuse (22). 4. Réflecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les surfaces de réflexion (24a, 24b) présentent chacune une courbure telle que le faisceau lumineux réfléchi permet d'obtenir un éclairement sensiblement uniforme de ladite surface réfléchissante du réflecteur secondaire (16). 5. Réflecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les surfaces de réflexion (24a, 24b) sont formées à partir de deux surfaces rectangulaires réunies par l'un de leurs petits côtés passant par ledit plan de symétrie (P), lesdites surfaces rectangulaires étant déformées de façon progressive. 6. Réflecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que lesdites surfaces de réflexion (24a, 24b) présentent chacune une courbure telle qu'environ 60% dudit faisceau lumineux réfléchi traverse ledit diaphragme rectangulaire (26). 7. Dispositif d'éclairage indirect, caractérisé en ce qu'il comporte un réflecteur primaire (12) selon l'une quelconque des revendications précédentes.