Brevet FR2927405A1 — publié le 20090814

dèscriptif 1.1 Domaine d'utilisation Le dispositif peut s'utiliser dans différent domaines : - l'automobile, au niveau des phares avant en tant que feux de position, feux de croisement et feux de route. - la navigation,en tant que phare d'orientation ou phare de recherche -l'aéronautique, pour les avions pendant les phases d'atterrissage et de décollage ou encore pour les hélicoptères en tant que spot de recherche l'aérospatiale, pour le casque des spationautes pour l'extérieur des habitations avec un mode réglable pour la lentille. 1.2 présentation La présente invention concerne les différentes sortes d'éclairage. Cet éclairage est constitué de diodes électroluminescentes (LED), de lentilles, le tout étant isolé de la poussière et de l'humidité. Un dispositif mécanique déplace les lentilles et rendent la lumière flexible selon la nécessité du conducteur. Lorsque l'utilisateur tourne le volant d'un coté la lumière se dirige vers ce même côté, de plus, les caractéristiques des LED sont bien connues: un fort rendement ainsi qu'une longue durée de vie. - les LED sources de lumière, sont fixées sur une plaque - cette plaque est la pièce â changé lorsqu'une des LED est défectueuse la lumière est concentrée par différentes lentilles pour obtenir la forme souhaitée - les différents dispositifs mécaniques assurent la mobilité du rayon lumineux - une fente est faîte afin de permettre au support des LED de coulisser dans le sens vertical et un dispositif de cale vient alors vérrouiller le support. 1.3 présentation des figures 01 lentille pour l'éclairage de grande à moyenne distance sur la piéce (05) 02 lentille pour l'éclairage des panneaux du côté de la route sur la piéce (05) 03 lentille pour l'éclairage de moyenne à courte distance sur la piéce (05) 04 lentille pour réduire ou élargir le champ d'éclairage sur la piéce (06) 05 cadre des lentilles horizontales ou sensiblement horizontales (01,02,03) 06 cadre des lentilles verticales ou sensiblement verticales (04) 07 diodes électroluminescentes (LED) Io 08 lentille pour les LED pour concentrer la lumière sur les lentilles (01, 02, 03 , 04) 09 support des LED (07) bras reliant les coulisses au cadre (05) et cadre (06) une mobilité du cadre (05) et du cadre (06) 11 coulisse pour les mécanismes de déplacement des cadres (05, 06) 12 rail pour les mécanismes de déplacement des lentilles 13 chassis du cadre (06) 14 rail supérieur du chassis du cadre (06) 15 cale du support des LED (07) 16 chassis principal qui réunit le tout 17 boulon de fixation filetage 1/125 18 tige de fixation pour maintenir le chassis principal (16) 19 tige sans fin pour déplacer le cadre (05) latéralement, filetage 1/125 20 tige sans fin pour déplacer la coulisse filetage droite et gauche 1/125 (11) 25 21 vis filetée filetage 1/125 1.4 exposé Les lentilles ont une forme cylindrique, de manière â. obtenir toutes les formes souhaitées pour un feu de croisement et de plein phare ; dans ce dispositif on utilise des lentilles convergentes. Les feux de croisement sont séparés des pleins phares. Les lentilles (08) sont présentes pour intercepter le maximum de lumière émise par les LED (07) et la concentrer vers les lentilles (01,02, 03) et (04). La focale de la lentille (01) est très proche de l'image construite par la lentille 08 et les lentilles (01) et (03) sont horizontales ou sensiblement horizontales. L'angle du rayon de la sortie de (01) est très faible pour atteindre une grande à moyenne distance. L'angle est seulement réduit dans un sens du rayon en OY mais pas en OX, diminué dans la hauteur mais pas dans la largeur. La lentille (02) a la même focale que (03) mais elle est inclinée de 15° pour éclairer les panneaux du bord de la route. Elle est fusionnée avec les lentilles (01) et (03) et dans le prolongement de la lentille (03). La lentille (03) sert à éclairer de la moyenne à la petite distance. L'angle est plus ouvert et donc la lumière est moins intense que la lentille (01). Les lentilles (04) referment l'angle du rayon lumineux dans le sens de la largeur en OX mais pas en OY. Le déplacement vertical en OY des lentilles de (01,02) et (03) fait que le faisceau a un impact sur la distance d'éclairage. Le déplacement horizontal des lentilles (04) a pour conséquence de diriger la lumière sur le côté voulu (en + OX ou en ù OX). La variation de la distance 04 A (déplacement des lentilles (04) sur OZ) 25 change l'angle d'éclairage au niveau de la largeur (axes OX). 1.5 les problèmes techniques utiliser une lentille pour plusieurs sources lumineuses alignées sans avoir l'effet de plusieurs sources qui forment plusieurs faisceaux lumineux car le centre des sources lumineuses (07) est different du 30 centre de la lentille ordinaire. - Concentration de la lumière indépendante d'un axe OX par rapport à l'autre axe OY. Avoir une liberté de déplacement de la lumière suivant un axe sans avoir à déformer l'effet de l'autre axe. Uniquement en déplacant une lentille ordinaire, on agit forcément sur les axes OX et 35 OY. - obtenir une coupure linéaire avec plusieurs lentilles sphériques est très complexe ou une perte de lumière avec une seule lentille ordinaire. 4 1.6 Les solutions apportées -4 sources lumineuses (LED) (07), positionnées en carré permet avec des lentilles cylindriques (01, 02, 03, 04) d'utiliser deux lentilles côte à côte suivant l'axe OX et deux lentilles suivant l'axe OY. Une lentille à effet sur deux sources lumineuses et sur un seul des deux axes. - Le déplacement des lentilles (04) suivant l'axe OY n'engage aucune déformation sur l'effet apporté des lentilles (01,02,03), elle module seulement sur l'axe qui leur est propre. Si et seulement si on pouvait monter ou descendre suivant l'axe OY les lentilles (04) on ne remarquerait aucune différence; mais si le déplacement se faisait suivant l'axe OX, on remarquerait que la lumière se déplace suivant la même direction que le déplacement des lentilles; mais si on déplacait les lentilles (04) suivant l'axe OZ on remarquerait que la lumière se concentre seulement suivant l'axe OX. - La coupure de la lumière est facilitée par la lentille cyclindrique car c'est la forme de la lentille qui donne une coupure linéaire nette. Donc cela simplifie la réalisation et les calculs ; par exemple, pour l'angle de 15° de la lentille (02) par rapport à l'axe OX, on peut observer que d'un pays à l'autre (france/angleterre) il suffit de faire une rotation de la pièce (05) de 180° afin de ne pas fabriquer d'autre pièces. 1.7 La réalisation industrielle Les pièces en polyméthacrylate de méthyle (PMMA) peuvent être coulées dans des moules ou usinées directement dans cette matière. Le PMMA est seulement nécessaire pour les optiques et optiques mécaniques. On peut utiliser une autre matière pour fabriquer toutes les pièces tant que la matière choisie est suffisemment rigide. 1. 8 Mode de réalisation pour des phares de voiture L'éclairage de couleur blanche (une tempétrature de couleur de 6500 degrés kelvin (K) dans cette réalisation) est conçu pour éclairer de 4 à 100 mètres. Avec un dispositif de réglage de la lumière, on peut modifier une fois la hauteur de l'éclairage, puis sur les côtés, et enfin, dans un troisième temps, la largeur d'éclairage. Il faut connaitre l'indice de réfraction de la matière des lentilles pour calculer plus tard la focale des différentes lentilles. La hauteur de la lentille (01) est de 28 mm et des lentilles (02,03) est de 30 mm. La largeur des lentilles (04) est de 35 mm La position des LED doit être standardisée ( distance entre elles) Pour pouvoir calculer, il faut imposer des normes. Grande distance : 100 mètres Petite distance : 4 mètres Moyenne distance : 35 mètres (distance optimale) Hauteur du phare : 0.60 mètre voir figure N°25 avec le tableau N°1 Tableau N°1 distance En métres angles degrés maximal 100 a.d.e 89,65 _ milieu _ b.d.e 89,02 35 minimal 4 c.d.e 81,47 hauteur 0,6 a.d.b _ 0,69 a.d.c 7,55 25 millimètres de déplacement de profondeur 20 Largeur minimale : 5 degrés 10 millimètres de déplacement vertical +5 et -5 millimètres de déplacement horizontal voir figure N°26 1.8.1 partie optique Lentilles 08 25 Il faut calculer le rayon necessaire pour la lentille (08) car on connait la position de l'objet A et de l'image Al .C'est une lentille mince donc on utilise la formule des lentilles minces. Voir figure N°27. 1 1 1 OA1 OA OF ' Il faut déterminer la distance optimale entre le milieu du cadre (05) et la lentille (08) pour éviter la colision ou le frottement des lentilles. Calcul du rayon de courbure R est le même pour toutes les lentilles. Indice de la matiére = ni OF'ù"niù1)x(R) Lentille (01) Calculer la distance de l'image 02 A2 avec le tableau n°1, puis calculer la focale 02F '2 avec la distance 02 A2 et 02 A, par la formule voir figure n°28 1 1 1 Calculer la hauteur A, BI avec A2B2 , 02 A2 et O2 Al par la formule A2 b2 A, b1 02A2 01 A, voir figure N°29, pour que le systéme, avec cette lentille, éclaire de 35 m à 15 100 m.Sur la lentille (01), son axe est horizontal et forme une pièce avec les lentilles (02) et (03), le tout est le cadre (05). Ce cadre se déplace verticalement suivant l'axe OY. Lentille (02) est placée a la même distance entre son origine et la LED (07) que la lentille 20 (01). La différence est que lentille (02) est inclinée de 15 degrés pour éclairer les panneaux d'indication au bord de la route. L' axe de rotation se fait sur le centre optique de la lentille (08). Elle a une plus petite vergence que la lentille (01).La position de sa hauteur est dans la continuité par rapport à la lentille (03). 25 Lentille (03) est placée à la même distance 02 Al que la lentille (01) et la lentille (02), mais à la même distance focale que la lentille (02) et la hauteur A2 B2 est plus grande que les A2 B2 de lentille (01) pour éclairer plus bas de 4 m à 35 m. Voir figure N°25. L'axes de la lentille est horizontale OX. 30 Lentille (04) est placée sur le cadre (06). Après le cadre (05), il y a deux lentilles (04) où leurs axes sont verticaux afin de concentrer la lumière dans le sens de la largueur suivant l'axe OX. voir figure N°30. La dimension des lentilles (04) est calculée en éloignant au plus possible les lentilles (04) de la source 35 lumineuse et en les déplaçant sur l'un des côté jusqu' à leurs butées.voir figure N°31. La focale est calculée pour éclairer une vaste surface en ayant les lentilles (04) au plus proche de la source, et lorsque les lentilles (04) sont au plus loin, cela réduit le champs d'éclairage â 5 degrés et donc concentre plus la lumiére. Voir figure N°32. 1.8.2 Partie mécanique: Le cadre (05) est déplacé verticalement OY grâce à un systéme mécanique ou éléctromécanique et est également utilisé pour le déplacement du cadre (06) dans le sens de la profondeur OZ. Voir les dessins de pièces et le figure N°33 Ce mécanisme est constitué de: - 1 ergo fileté à droite (Il) -1 ergo fileté à gauche (inverse) (11) - 2rails(12) - 2 bras (10) - 3 goupilles - 1 cadre (05) - 2 rails pour le cadre (16) - 1 tige filetée droit et gauche (20) Le cadre (06) Le cadre (06) possède un système de déplacement latéral OX, pour diriger la 20 lumière sur les côtés. Ce mécanisme est constitué de: - 1 rail supérieur (14) 1 rail inférieur (13) - 1 cadre N°2 (05) 25 - 1 tige filetée (19) voir figure N°34 il possède aussi le même système que le cadre (05), mais le système sert à faire varier la distance entre les LED (07) et le cadre (06) pour faire varier la surface d'éclairage. 30 Ce mécanisme est constitué de: - 1 ergo fileté à droite (11) - 1 ergo fileté à gauche (inverse) (11) - 2 rails (12) 2 bras (10) 35 - 3 goupilles - 1 cadre (06) - 2 rails pour le cadre (16) - 1 tige filetée droit et gauche (20) voir figure N°35 1.8.3 partie algorytheme déplacement du cadre (06) dans la profondeur OZ Voir figure N°36 Les données connues sont : - la vitesse du véhicule, en m' i V, - la vitesse maximale d'intervention, en ms ' V mar - la vitesse minimale d'intervention, en ms -j Vmin - la distance maximale entre les LED et les lentilles (04), en mm Z,nar - la distance minimale entre les LED et les lentilles (04), en mm z, ,, 10 - la position des lentilles (04) à l'instant t, en mm z, Vmar VVminX(ZmarùZmin)=Z déplacement du cadre (06) sur les côtés OX Les données connues sont: - la vitesse du véhicule, en ms` ' V, 15 - le rayon minimal admissible du vèhicule à la vitesse V, , en m Rn. - l'accélération normale maximale admissible du véhicule dans un virage, en VZ -l'accélération normale du véhicule dans un virage, en m'` 3 AN, = VR Z -le rayon du virage à l'instant t, en m R, 20 - la position maximale des lentilles, en mm x,,,,,, V,2 - la position de la lentille à l'instant t, en mm x, xmarX R` =X` AN tableau N°2 Quatre principales situations sur la route voir figure N°36 avec le tableau N°2 légende de la figure N° 36 zone éclairé ~/M i Cas N° 1 en Cas N°2 en Cas N°3 au Cas N°4 en haut à gauche haut à droit milieu à droit bas à gauche Vitesse 39 Km/h 39 Km/h 175 Km/h 195 Km/h situations Ligne droite Virage R 10m Courbe R 200m Ligne droite Angle 26° 26° 5° 5° d'éclairage Acèlération 0g 1,2g 1,2g 0g normal Visibilité 2,0s 1,7s 1,3s 1,8s 8 AN = mar R min mar Le dispositif d'éclairage est composé d'au moins d'une diode électroluminessante (LED), des lentilles pour concentrer la lumière sur les lentilles cylindriques ,les lentilles cylindriques étant déplacables à la demande afin d'obtenir un éclairage modulable sur la partie de l'objet que l'on veut exploiter, par exemple un sytème d'éclairage sur les voitures. Des lentilles cylindriques (01,02,03) et (04) sont montées repectivement dans deux cadres (05) et (06) indépendants et distincts. Un premier cadre (05) placé devant les LED (07) et lentilles (08) comprend des lentilles cylindriques dont leur axe est horizontal ou sensiblement 10 horizontal. Un second cadre (06) est placé devant les LED (07), les lentilles (08) et le permier cadre (05) comporte des lentilles cylindriques verticales ou proches de la verticale. Le dispositif d'éclairage est constitué de LED (07) alignées, comprenant au 15 moins deux LED (07). .9 dessin 1.9.1 Numéros des pièces avec leurs matière 01 lentille 02 lentille 03 lentille 04 lentille 05 cadre 1 06 cadre 2 07 diode électroluminesante (LED) 08 lentille 09 support des LED (07) 10 bras 11 coulisse 12 rail 13 chassi 15 14 rail cale 16 chassi 17 boullon de fixation droite 1/125 18 tige fileté filetage droite 1/125 19 tige fileté filetage droite 1/125 20 tige fileté filetage droite et gauche 1/125 21 vise fileté filetage droite 1/125 1.9.2 présentation des pages des figures Les pages de dessin sont divisées en quatre parties avec repère orthonormé pour chacune des vues en haut à droite est la vue de gauche en haut à gauche est la vue de face en bas à gauche est la vue de dessus. 10 matière PMMA matière PMMA matière PMMA matière PMMA matière PMMA matière PMMA matière PMMA matière aluminium matière aluminium matière aluminium matière plexiglas matière plexiglas � matière plexiglas � matière plexiglas � matière plexiglas � matière aluminium matière aluminium matière aluminium matière aluminium matière aluminium Revendications 1. Dispositif d'éclairage caractérisé en ce qu'il est composé d'au moins une diode électroluminescente (LED), de lentille pour concentrer la lumière sur les lentilles cylindriques ,les lentilles cylindriques étant déplacables à la demande afin obtenir un éclairage modulable sur la partie de l'objet que l'on veut exploiter, par exemple un sytème d'éclairage sur les voitures. 2. Dispositif d'éclairage selon la revendication 1 caractérisé en ce que les 10 lentilles cylindriques (01,02,03) et (04) sont montées repectivement dans deux cadres (05) et (06) indépendants et distincts. 3. Dispositif d'éclairage selon la revendication 1 ou 2 caratérisé par le fait que le premier cadre (05) placé devant les LED (07) et lentilles (08) 15 comprend des lentilles cylindriques dont leur axe est horizontal ou sensiblement horizontal. 4. Dispositif d'éclairage selon l'une quelconque des revendications préscédantes caractérisé par le fait que le second cadre (06) est placé 20 devant les LED (07), les lentilles (08) et le premier cadre (05) comporte des lentilles cylindriques verticales ou proches de la verticale. 5. Dispositif d'éclairage selon la revendication 1 caractérisé de LED (07) qui sont alignées, ce dispositif comprenant au moins deux LED (07). 25 30 35