Brevet FR2889289A1 — publié le 20070202

PROJECTEUR LUMINEUX POUR VEHICULE AUTOMOBILE. L'invention est relative à un projecteur lumineux pour véhicule automobile qui comprend: - un réflecteur ayant au moins deux surfaces réfléchissantes s différentes jointes, chaque surface comprenant une portion d'ellipsoïde située vers le fond du projecteur, les axes géométriques des portions d'ellipsoïdes passant par un premier foyer commun situé sur l'axe optique du projecteur, et étant inclinés sur cet axe optique de manière que les portions d'ellipsoïde s'écartent vers les côtés, les deuxièmes foyers des portions io d'ellipsoïde étant écartés l'un de l'autre transversalement à l'axe optique, en avant du premier foyer commun, - une source lumineuse placée au premier foyer commun ou au voisinage de ce premier foyer, - et des moyens optiques convergents admettant deux foyers 15 distincts situés respectivement au voisinage des seconds foyers des portions d'ellipsoïde, ou confondus avec. On comprend dans lé préséht fextë par ellipsôidé üné surfacé substantiellement constituée à partir d'une génératrice sensiblement horizontale proche d'une ellipse. Un projecteur lumineux de ce type est connu, notamment d'après le brevet US 6 152 589. Les moyens optiques comprennent deux lentilles plans convexes écartées l'une de l'autre. Une troisième lentille plan convexe centrée sur l'axe optique du projecteur peut être placée entre les deux premières lentilles pour récupérer une fraction supplémentaire du flux lumineux de la source. En l'absence de cette troisième lentille, du flux lumineux est perdu. Avec cette troisième lentille la construction du projecteur devient plus compliquée. L'invention a pour but, surtout, de fournir un projecteur lumineux du genre défini précédemment qui reste d'une construction simple tout en permettant de bien utiliser le flux lumineux de la source, sans que son encombrement en profondeur soit augmenté. Selon l'invention, un projecteur lumineux du genre défini précédemment est caractérisé en ce que la distance entre les seconds foyers des portions d'ellipsoïde est inférieure ou égale à la moitié de la grande dimension de l'ouverture avant du projecteur, et les moyens optiques convergents sont formés par une lentille bifocale présentant deux faces avant convexes, qui se coupent de préférence dans un plan passant par l'axe optique du projecteur. De préférence, les portions d'ellipsoïde ont des formes identiques 5 avec même distance focale. Généralement, la face arrière de la lentille bifocale est plane. Le plan contenant l'intersection des faces avant convexes est de préférence vertical lorsque le projecteur est en position d'utilisation sur le véhicule, la ligne joignant les foyers secondaires étant alors horizontale. Le réflecteur to peut être symétrique par rapport au plan de l'intersection des faces convexes de la lentille bifocale. De préférence, les portions d'ellipsoïde du réflecteur sont limitées à la partie de fond du projecteur et sont prolongées vers l'avant par une surface réfléchissante de type paraboloïde ou conique de sorte que les rayons réfléchis par cette surface soient moins rabattus vers l'axe optique du projecteur. En particulier, les portions d'ellipsoïde sont situées substantiellement dans un plan orthogonal à l'axe optique et passant au voisinage du premier foyer commun. Les deuxièmes foyers des portions d'ellipsoïde sont situés dans un plan orthogonal à l'axe optique du projecteur se trouvant en arrière du plan de l'ouverture du projecteur, ou dans ce plan. Le raccordement de la partie de fond du réflecteur avec la partie avant est prévu pour éviter une rupture dans le faisceau lumineux produit. Le projecteur peut être équipé d'un cache vertical transversal, dont le bord supérieur passe par les foyers, ou au voisinage des foyers, de la lentille bifocale pour former un faisceau du type code ou anti-brouillard. Dans le cas d'un faisceau code, le cache peut être constitué de deux caches élémentaires dont le bord supérieur présente un V de coupure. La source lumineuse peut être une source halogène ou une source xénon à décharge, ou autre. Selon un certain mode de réalisation, la lentille bifocale présente également deux faces arrière convexes, qui se coupent de préférence aussi dans un plan passant par l'axe optique du projecteur.: on a alors une lentille bi convexe, avec par exemple le profil de la face avant qui est symétrique de celui de la face arrière par rapport à un plan vertical perpendiculaire à l'axe optique. Mais on peut aussi choisir pour les faces avant et arrière des profil différents. L'invention consiste, mises à part les dispositions exposées ci-dessus, en un certain nombre d'autres dispositions dont il sera plus explicitement question ci-après à propos d'un exemple de réalisation décrit avec référence aux dessins annexés, mais qui n'est nullement limitatif. Sur ces dessins: Fig. 1 est une section horizontale schématique, passant par l'axe optique, d'un projecteur selon l'invention. Fig. 2 est une vue en perspective du projecteur, sans son boîtier, avec un cache pour donner un faisceau à coupure. Fig. 3 est un réseau de courbes isolux correspondant à l'éclairage io d'un écran par un projecteur classique ayant une lentille de diamètre 60 mm, et Fig. 4 donne le réseau d'isolux obtenu avec un projecteur conforme à l'invention, d'ouverture de même diamètre que dans le cas de Fig. 3. En se reportant aux dessins, notamment à Fig. 1 et 2, on peut voir un projecteur lumineux P pour véhicule automobile admettant un axe optique XX qui est situé dans un plan horizontal, ou sensiblement horizontal, lorsque le projecteur est en place sur le véhicule. Le projecteur comprend un réflecteur R comportant deux surfaces réfléchissantes différentes Al, A2 jointes. Chaque surface Al, A2 comprend une portion d'ellipsoïde E1, E2 ayant un premier foyer commun F1 situé sur l'axe optique X-X. Les portions d'ellipsoïde E1, E2 proviennent de préférence d'un ellipsoïde de base E dont l'axe géométrique est confondu avec l'axe optique X-X. Le premier foyer de E est confondu avec F1 et le deuxième foyer F2 de E est situé sur l'axe X-X en avant de F1. La portion d'ellipsoïde El est obtenue en faisant tourner l'ellipsoïde de base E autour d'un axe vertical passant par F1 d'un angle a1, dans le sens de l'ouverture c'est à dire dans un sens qui écarte de l'axe optique l'extrémité avant de la surface Al. Le deuxième foyer de la portion d'ellipsoïde El se trouve déplacé en F2-1, au-dessus de X-X selon Fig.1. L'autre portion d'ellipsoïde E2 est obtenue en faisant tourner l'ellipsoïde de base E d'un angle a2 autour de l'axe vertical passant par le foyer F1 dans le sens contraire, du côté opposé à E1. De préférence, les angles a1 et a2 sont égaux et le réflecteur admet le plan vertical passant par X-X comme plan de symétrie. Le second foyer de la portion d'ellipsoïde E2 se trouve en F2-2. Les deux surfaces Al, A2 se rejoignent dans le plan vertical passant par l'axe optique X-X. Une source lumineuse S, formée par exemple par une lampe halogène ou une lampe à décharge, est placée au premier foyer commun F1 du réflecteur. La droite joignant les seconds foyers F2-1 et F2-2 est orthogonale à l'axe X-X. La distance D entre les seconds foyers F2-1 et F2-2 est inférieure ou égale à la moitié de la dimension transversale L de l'ouverture avant du projecteur. Des moyens optiques convergents formés par une lentille bifocale io B à deux faces avant convexes B1, B2 sont prévus en avant des seconds foyers. Le terme "avant" (ou arrière)doit être compris en considérant le sens de propagation de la lumière. La lentille bifocale B admet deux foyers distincts, correspondant aux deux faces B1, B2, confondus avec les foyers F2-1 et F2-2, ou situés à leur voisinage. Les deux faces avant convexes B1 et B2 se coupent dans le plan vertical passant par X-X. La face arrière 10 de la lentille B est plane, orthogonale à l'axe X-X. La lentille bifocale B peut être réalisée d'une seule pièce, avantageusement moulée. Selon une variante, la lentille est bi convexe, avec une face arrière munie également de deux faces convexes se coupant dans un plan vertical passant par ()O) : cette variante est représentée par la lentille BB, représentée en pointillés discontinus à la figure 1: ce type de lentille est avantageux en ce sens qu'il autorise de reculer encore la lentille par rapport à la position de la lentille de référence K, et de gagner encore en compacité, sans détériorer les propriétés optiques du faisceau lumineux. Pour donner un ordre de grandeur non limitatifs des gains en compacité obtenus par l'invention, on gagne au moins 5 mm de profondeur totale du module quand on passe de la lentille K à la lentille B, et on gagne jusqu'à 15 mm ou plus de profondeur totale quand on passe de la lentille K à la lentille BB. De préférence, les portions d'ellipsoïde E1, E2 sont prévues dans le fond du projecteur, notamment au voisinage d'un plan Q orthogonal à l'axe optique X-X et passant par le premier foyer F1. La portion d'ellipsoïde E1 peut s'arrêter en un point, tel que G1, situé sur une droite 12 passant au voisinage de l'intersection 11 de la face 10 avec l'axe X-X et le foyer F2-1. Cette droite 12 coupe l'ellipsoïde au point G1 situé sur la limite de la portion d'ellipsoïde E1. La même explication peut être fournie à propos de E2 et du point G2. Le rayon lumineux extrême issu de S et tombant en G1 sera réfléchi suivant la droite 12 et sortira parallèlement à l'axe X- X. Avantageusement, les surfaces AI, A2 se prolongent au-delà des points G1 et G2 par des surfaces réfléchissantes Cl, C2 de type s paraboloïde, ou conique propres à réfléchir les rayons lumineux provenant de la source S en leur donnant une orientation plus proche de l'axe optique du projecteur que l'ellipsoïde. Par exemple, on considère un point 13 de la surface Al: si la surface réfléchissante au point 13 était celle de l'ellipsoïde El de foyers FI et F2-1, un rayon provenant de FI et tombant au point 13 io donnerait un rayon réfléchi passant par le foyer F2-1 ou à son voisinage; ce rayon réfléchi aurait une forte inclinaison sur l'axe optique et ne serait pas récupéré dans le faisceau sortant du projecteur. Avec une surface réfléchissante Cl de type paraboloïde ou conique, le rayon tombant au point 13 est réfléchi suivant la droite 14, beaucoup moins inclinée sur l'axe X-X, et arrive sur la face arrière 10 de la partie BI de lentille. Le rayon est récupéré dans le flux lumineux sortant du projecteur. Un rayon limite 15 issu de la source S qui tombe sur le bord avant de la surface Al est réfléchi suivant un rayon 16 également récupéré par la lentille bifocale B. Sur Fig. 1, on a représenté en K la lentille monofocale qui aurait été utilisée avec l'ellipsoïde de base E. La rotation autour de l'axe vertical passant par FI des portions d'ellipsoïde entraîne un recul suivant une direction parallèle à l'axe X- X des seconds foyers F2-1 et F2-2 par rapport au foyer F2. Pour un même tirage (ou distance focale), la lentille bifocale B recule vers le réflecteur par rapport à la lentille K, ce qui entraîne une diminution de l'encombrement en profondeur du projecteur, alors que le flux lumineux a augmenté. Selon Fig.2 le projecteur est prévu pour donner un faisceau à coupure du type code et est équipé d'un cache vertical transversal M dont le bord supérieur passe par les foyers F2-1 et F2-2 de la lentille bifocale, ou au voisinage de ces foyers. Le cache M est constitué de deux caches élémentaires MI, M2 associés respectivement à chacune des parties de la lentille bifocale correspondant aux faces avant B1, B2. Le bord supérieur de chaque cache élémentaire M1, M2 est en forme de V comprenant une branche horizontale et une branche inclinée de manière classique pour donner la coupure en V définie par les règlements. Fig.3 représente un réseau de courbes isolux correspondant à l'éclairage obtenu avec un projecteur classique du type code, ayant une lentille de diamètre 60mm, sur un écran situé à une distance définie, généralement 25 mètres du projecteur. Les zones latérales Jd, Jg du réseau de courbes sont relativement pincées. Ce réseau de courbes est obtenu avec une lampe halogène H7. Le flux lumineux du faisceau est estimé à 270 Lm (lumens). Fig.4 illustre le réseau de courbes isolux obtenues dans des conditions semblables à celles de Fig.3, c'est-à-dire avec une même lampe io halogène H7 et même diamètre d'ouverture de 60 mm du réflecteur, mais le projecteur comporte un réflecteur selon l'invention avec une lentille bifocale qui remplace la lentille conventionnelle. II apparaît que les zones latérales Jd, Jg du réseau de courbes sont beaucoup moins pincées que sur Fig.3. Le flux lumineux estimé du faisceau de Fig.4 est de 410 Lm soit un gain de plus de 50% par rapport à la solution de Fig.3. Des résultats semblables sont obtenus lorsque la source est constituée non pas par une lampe halogène mais par une lampe xénon à décharge. REVENDICATIONS 1. Projecteur lumineux pour véhicule automobile, comprenant: - un réflecteur (R) ayant au moins deux surfaces réfléchissantes différentes jointes (Al, A2), chaque surface comprenant une portion d'ellipsoïde (El, E2) située vers le fond du projecteur, les axes géométriques des ellipsoïdes passant par un premier foyer commun (FI) situé sur l'axe optique (X-X) du projecteur, et étant inclinés sur cet axe optique de manière que les portions d'ellipsoïde s'écartent vers les côtés, les deuxièmes foyers (F2-1, F2-2) des io portions d'ellipsoïde étant écartés l'un de l'autre transversalement à l'axe optique, en avant du premier foyer commun, - une source lumineuse (S) placée au premier foyer commun (F1) ou au voisinage de ce premier foyer, - et des moyens optiques convergents (B) admettant deux foyers distincts 15 situés respectivement au voisinage des seconds foyers des portions d'ellipsoïde ou confondus avec, caractérisé en ce que la distance (D) entre les seconds foyers (F21, F2-2) des portions d'ellipsoïde est inférieure ou égale à la moitié de la grande dimension (L) de l'ouverture avant du projecteur, et les moyens optiques convergents sont formés par une lentille bifocale (B) présentant deux faces avant convexes (BI, B2), qui se coupent de préférence dans un plan passant par l'axe optique du projecteur. 2. Projecteur lumineux selon la revendication 1, caractérisé en ce que le plan 25 contenant l'intersection des faces avant convexes (BI, B2) est vertical lorsque le projecteur est en position d'utilisation sur le véhicule. 3. Projecteur lumineux selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le réflecteur est symétrique par rapport au plan de 30 l'intersection des faces convexes (BI, B2) de la lentille bifocale. 4. Projecteur lumineux selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la lentille bifocale (B) est réalisée d'une seule pièce, notamment moulée. 5. Projecteur lumineux selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les portions d'ellipsoïde (El, E2) du réflecteur sont limitées à la partie de fond du projecteur et sont prolongées vers l'avant par une surface réfléchissante (Cl, C2) de type paraboloïde ou conique de sorte que les rayons réfléchis par cette surface soient moins rabattus vers l'axe optique du projecteur. 6. Projecteur lumineux selon la revendication 5, caractérisé en ce que les portions d'ellipsoïde (El, E2) sont situées substantiellement dans un plan (Q) orthogonal à l'axe optique et passant au voisinage du premier foyer commun (FI). 7. Projecteur lumineux selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les deuxièmes foyers (F2-1, F2-2) des portions d'ellipsoïde sont situés dans un plan orthogonal à l'axe optique du projecteur se trouvant en arrière du plan de l'ouverture du projecteur, ou dans ce plan. 8. Projecteur lumineux selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est équipé d'un cache vertical transversal (M), passant par les foyers de la lentille bifocale, ou au voisinage de ces foyers, pour former un faisceau du type code ou anti-brouillard. 9. Projecteur lumineux selon la revendication 8, caractérisé en ce que le cache (M) est constitué de deux caches élémentaires (M1, M2) dont le bord supérieur présente un V de coupure. 10. Projecteur lumineux selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la lentille bifocale (BB) présentant aussi deux faces arrière convexes. 11. Projecteur lumineux selon l'une des revendications précédentes, 30 caractérisé en ce que la source lumineuse est une source halogène ou une source xénon à décharge.