Brevet FR3086069A1 — publié le 20200320

Description Titre de l'invention : Barre mélangeuse de lumière et ensemble d'éclairage [0001] L'invention concerne une barre mélangeuse de lumière et un ensemble d'éclairage. [0002] 11 existe différentes approches pour le mélangeage de lumière, par exemple par une lentille à proximité de sources lumineuses en combinaison avec un réseau de micro-lentilles, ou encore par des ban-es mélangeuses de lumière. Une telle barre mélangeuse de lumière pour l'homogénéisation d'un faisceau lumineux est par exemple connue par le document US 6 890 108 B2. [0003] L'invention a pour but de mélanger et/ou d'homogénéiser de la lumière d'une manière améliorée. [0004] Ce but est atteint par une barre mélangeuse de lumière qui est destinée à émettre un faisceau lumineux homogène conformément à une forme de contour souhaitée, et qui est caractérisée en cc que la barre mélangeuse de lumière s'étend le long d'un axe longitudinal de sa première extrémité longitudinale à sa deuxième extrémité longitudinale, sachant que la barre mélangeuse de lumière présente à la première extrémité longitudinale une surface d'entrée pour la lumière incidente afin de former le faisceau lumineux, et à la deuxième extrémité longitudinale une surface dc sortie pour émettre le faisceau lumineux, sachant que la surface de sortie présente la forme de contour, et en cc qu'une première partie de la barre mélangeuse dc lumière est réalisée en un premier matériau et une deuxième partie de la barre mélangeuse de lumière en un deuxième matériau qui est optiqucmcnt plus diffus que le premier matériau, sachant que la deuxième partie présente la surface de sortie. [0005] Par rapport au deuxième matériau, le premier matériau est donc un matériau op- tiquement relativement clair. L'expression « faisceau lumineux conformément à une forme dc contour souhaitée » doit s'entendre en cc sens que la surface de sortie présente la forme de contour et donc que le faisceau lumineux, au moins en un emplacement longitudinal dans la direction d'émission (en particulier en direction longitudinale), présente notamment en un point d'impact sur une surface cible ou encore une face supérieure une forme cible souhaitée, qui correspond en particulier à la forme de contour. En remplacement ou en complément, l'emplacement longitudinal peut aussi être un point qui se trouve à une distance différente de la surface de sortie. Il peut s'agir en particulier d'un emplacement de foyer d'une optique, si le faisceau lumineux traverse l'optique en question après être sorti de la ban-e mélangeuse de lumière. En particulier, ce n'est donc pas le faisceau lumineux qui possède la forme de contour, mais seulement son image sur une surface cible. Le faisceau lumineux peut donc être 2 projeté conformément à une forme de contour souhaitée. [0006] La première partie de la barre mélangeuse de lumière sert ainsi en particulier princi- palement au mélangeage de la lumière ou encore à l'homogénéisation de la lumière. La deuxième partie sert en particulier principalement à la formation de la forme de contour du faisceau lumineux ou encore d'une géométrie de spot, comme on l'expliquera plus loin. La deuxième partie peut également contribuer au mélangeage/à l'homogénéisation de la lumière. [0007] Selon l'invention, on obtient donc la création ou encore l'utilisation d'une partie diffuse de la barre mélangeuse de lumière (deuxième partie) pour former des formes de contour quelconques du faisceau lumineux et donc des géométries de spot quelconques. Les notions de « forme de contour » et de « géométrie de spot » seront utilisées dans la suite, à des fins de simplification, pour partie comme étant synonymes. Le « spot » est obtenu lorsque le faisceau lumineux dans sa totalité rencontre, en particulier perpendiculairement, une face supérieure (dispersive). Selon l'invention, on obtient la combinaison d'une homogénéisation de la lumière ou encore d'un mélangeage de la lumière (dans le cas de composantes séparées de couleurs différentes dans la lumière incidente) et de la formation de la géométrie de spot dans un (seul) élément structurel, à savoir la barre mélangeuse de lumière. [0008] Selon l'invention, on obtient un encombrement minimal, à savoir la combinaison de r homogénéisation/1c mélangeage de la lumière et de la formation de la géométrie de spot dans un élément structurel. De plus, on obtient la production de géométries de spot quelconques. Celle-ci peut être ajustée par la géométrie de la surface de sortie à la deuxième partie (diffuse) de la barre mélangeuse de lumière. La barre mélangeuse de lumière peut être utilisée avec une source lumineuse (unique ou encore unicolore), qui produit la lumière incidente. On obtient ainsi exclusivement la formation de la géométrie de spot dans la barre mélangeuse de lumière (y compris une homogénéisation). En variante, on peut aussi utiliser plusieurs sources lumineuses, de couleurs différentes, pour produire la lumière incidente. On obtient alors un mélangeage de la lumière des couleurs individuelles en une couleur cumulative et la formation de la géométrie de spot (y compris une homogénéisation). [0009] Lors de la production de lumière blanche par des DEL (diodes électroluminescentes), la lumière d'une DEL bleue est transformée par des substances données (phosphore jaune par exemple) en lumière blanche. Si la lumière blanche est dirigée à travers des systèmes de formation de faisceau, il se produit un fractionnement partiel en lumière jaune et lumière bleue (ce qu'on appelle « halo effect of blue/yellow color separation »). L'effet est amplifié par chaque lentille/réflecteur présent dans le trajet des rayons. Selon l'invention, un seul (unique) élément structurel participe au traitement optique (mélangeage de la lumière par exemple), ce qui réduit l'effet. De plus, la 3 deuxième partie (diffuse) de la barre mélangeuse de lumière assure une diminution de l'effet. [0010] Selon l'invention, on obtient un mélangeage de la lumière optimisé par combinaison de la (première) partie ou composante claire et de la (deuxième) partie ou composante diffuse dans la barre mélangeuse de lumière. Cc rapport peut être optimisé d'une manière appropriée, par exemple par un rapport donné des parts volumiques des parties l'une par rapport à l'autre. De plus, on peut optimiser la relation entre la section de la barre mélangeuse de lumière et l'étendue/la disposition des sources lumineuses qui produisent la lumière incidente. [0011] La barre mélangeuse de lumière est d'une fabrication simple : un seul (unique) élément structurel avec notamment des formes simples ou encore claires doit être fabriqué, par exemple une première partie, dans la section, est réalisée d'une manière correspondante, et sa deuxième partie se développe en une forme de contour souhaitée, par exemple se rétrécit de manière continue en direction d'une section circulaire (surface de sortie, forme de contour). [0012] Selon l'invention, on obtient en d'autres termes l'adjonction d'une deuxième partie (diffuse) à une barre mélangeuse de lumière claire (maintenant selon l'invention la première partie). [0013] Dans une forme préférée de réalisation, le premier matériau est un matériau op- tiquement clair et le deuxième matériau un matériau optiquement diffus. Des matériaux correspondants sont disponibles dans le commerce sous les appellations « optiquement clair » ou « diffuseur (optique) », « diffuseur volumique », etc., de sorte que la barre mélangeuse de lumière est simple à fabriquer. [0014] Dans une forme préférée de réalisation, la première partie et la deuxième partie forment ensemble la totalité de la barre mélangeuse de lumière. La barre mélangeuse de lumière ne présente ainsi pas d'autres composants et est donc particulièrement simple à fabriquer. [0015] Dans une forme préférée de réalisation, la deuxième partie occupe une part volumique comprise entre 5 % et 40 % de la barre mélangeuse de lumière. En particulier, la part volumique est de 10 % à 30 %, en particulier de 20 %. En particulier, des tolérances de l'ordre d'un point de pourcentage sont ici admissibles. Par l'optimisation des rapports correspondants, on peut effectuer une homogénéisation/un mélangeage de la lumière et une formation de faisceau optimisés [0016] Dans une forme préférée de réalisation, la première partie est un premier tronçon lon- gitudinal de la barre mélangeuse de lumière qui contient la sin-face d'entrée. La partie relativement claire de la ban-e mélangeuse de lumière, qui est responsable du mélangeage/de l'homogénéisation de la lumière incidente, fait ainsi directement suite à la surface d'entrée. La lumière est ainsi déjà mélangée/homogénéisée avant de pénétrer dans la partie formatrice de faisceau de la barre mélangeuse de lumière. [0017] Dans une forme préférée de réalisation, la première partie présente une section constante ou d'allure conique le long de l'axe longitudinal, et en particulier une forme de section/de contour constante ou d'allure conique. La forme de section est en particulier rectangulaire ou carrée. De telles barres mélangeuses de lumière ont fait leurs preuves pour le mélangeage/r homogénéisation de la lumière. La section ne doit donc pas être constante. Elle peut aussi présenter par exemple une allure conique. [0018] Dans une forme préférée de réalisation, la deuxième partie est un deuxième tronçon longitudinal de la barre mélangeuse de lumière qui contient la surface de sortie. La formation du faisceau constitue ainsi le dernier tronçon de la barre mélangeuse de lumière dans la trajectoire des rayons, de sorte qu'il reste pour la lumière à former, dans la trajectoire précédente des rayons, suffisamment de possibilité pour le mélangeage/l'homogénéisation - au moins partiel(le)- de la lumière. [0019] Dans une forme préférée de réalisation, la deuxième partie est pourvue, en ce qui concerne sa face supérieure, en dehors de la surface de sortie, dans au moins unc région partielle, d'un élément absorbant la lumière et/ou réfléchissant la lumière. La part de la face supérieure extérieure de la deuxième partie qui n'est pas prévue pour la sortie du faisceau lumineux (surface de sortie) - ou au moins une portion de celle-ci est donc réalisée elle-même réfléchissante et/ou absorbante ou se trouve en liaison fonctionnelle avec des éléments correspondants, en particulier est recouverte ou revêtue de tels éléments. Cela apporte une formation du faisceau particulièrement efficace. [0020] Dans une forme préférée de réalisation, la deuxième partie se raccorde, en ce qui concerne sa forme de contour, de manière continue à la première partie ou encore à la forme de contour de celle-ci. La deuxième partie présente donc, à la limite avec la première partie, la forme de contour de celle-ci ou encore la même forme de contour. On obtient ainsi un passage de la lumière sans discontinuité de la première dans la deuxième partie. [0021] Dans une forme préférée de réalisation, la deuxième partie se modifie le long de l'axe longitudinal de manière continue quant à sa forme de contour en direction de la surface de sortie. On obtient ainsi une formation du faisceau la plus continue et homogène possible. [0022] Le but fixé à l'invention est également atteint par un ensemble d'éclairage selon l'invention. Celui-ci comprend la barre mélangeuse de lumière selon l'invention et une optique pour le faisceau lumineux, montée optiquement en aval de la surface de sortie dans la direction de l'axe longitudinal, dans le sens d'émission du faisceau lumineux. L'optique sert à diriger ou encore à conduire plus loin le faisceau lumineux. L'optique est ce faisant destinée à projeter la surface de sortie sur une surface cible. La surface cible se trouve dans une position relative prédéfinissable par rapport à la surface de sortie. Tl peut s'agir ici d'une surface cible réelle ou virtuelle. La surface cible est en particulier une face supérieure à irradier à l'aide de l'ensemble d'éclairage. La surface cible peut être une surface pour laquelle l'ensemble d'éclairage est conçu par destination ; mais la surface cible peut aussi faire partie de l'ensemble d'éclairage. [0023] L'ensemble d'éclairage offre l'avantage qu'on obtient sur la surface cible une tache de lumière (« spot », faisceau lumineux incident ou dispersé) conformément à la forme de contour souhaitée ou ayant cette forme. [0024] Dans une forme préférée de réalisation, l'optique est une lentille de projection. Alter- nativement, l'optique est un réflecteur. Alternativement, l'optique contient une lentille de projection et/ou un réflecteur. Une optique correspondante peut être réalisée d'une manière particulièrement simple et économique. [0025] Dans une variante préférée de cette forme de réalisation, le plan image de l'optique se situe sur et/ou dans la direction de l'axe longitudinal à une distance prédéfinissable en avant ou en arrière de la surface cible. En remplacement ou en complément, l'optique est décalée et/ou basculée parallèlement à l'axe longitudinal, afin de produire des effets ciblés dans le spot (en particulier la tache de lumière sur la surface cible). Dans le premier cas, on produit un spot exactement conforme à la forme de contour sous forme d'image « nette » ; dans le second cas, on produit un spot plus ou moins (selon le montant de la distance), relativement à la forme de contour, flou, imprécis, indistinct. On peut ainsi produire, en fonction de son goût personnel, différents spots lumineux optiquement attrayants. [0026] Dans une forme préférée de réalisation, l'ensemble d'éclairage comprend une source lumineuse destinée à irradier de la lumière dans la surface d'entrée. On obtient ainsi un luminaire complet pour la production du faisceau lumineux correspondant ou de spots, comme on les a expliqués plus haut. [0027] Dans une forme préférée de réalisation, la source lumineuse comprend au moins deux sources individuelles spatialement séparées les unes des autres, destinées à irradier de la lumière dans la surface d'entrée. En particulier, les sources individuelles irradient en utilisation leur lumière en des emplacements différents dans la surface d'entrée. En particulier, les sources individuelles présentent des couleurs de lumière différentes. En particulier, les sources individuelles peuvent être commandées individuellement quant à la luminosité et/ou l'intensité lumineuse. On peut aussi produire un particulièrement grand nombre de variantes de faisceaux lumineux ou encore de spots. [0028] L'invention se fonde sur les constatations, observations et réflexions suivantes, et présente encore les formes de réalisation suivantes. Les formes de réalisation seront également appelées pour partie « l'invention » à des fins de simplification. Les formes de réalisation peuvent aussi comprendre des parties ou des combinaisons des formes de 6 réalisation mentionnées plus haut, ou correspondre à celles-ci et/ou éventuellement aussi inclure des formes de réalisation non mentionnées jusqu'ici. [0029] L'invention se fonde sur l'idée de hase consistant à développer un concept pour l'homogénéisation de la lumière / le mélangeage de couleurs. Un cas d'application doit en particulier consister en des lampes spots pour la cabine des passagers d'un avion, qui peuvent émettre de la lumière dans différentes couleurs (pouvant être commandées). [0030] Selon l'invention, on obtient en particulier une barre mélangeuse de lumière avec une partie diffuse (deuxième partie) pour la production de géométries de spot quelconques. L'invention décrit en particulier une optique en forme de barre (barre mélangeuse de lumière / ensemble d'éclairage) pour le mélangeage de la lumière d'au moins deux sources lumineuses éclairant dans des couleurs différentes, ou aussi pour produire des géométries de spot de formes quelconques à partir de la lumière d'au moins une source lumineuse. L'optique en forme de barre comprend à cet effet une région claire (pour le mélangeage de la lumière) et une partie diffuse (pour la formation de la géométrie du spot), ou en est constituée. [0031] La barre mélangeuse de lumière ou l'ensemble d'éclairage fait notamment partie d'une « lampe spot » pour une cabine de passagers d'un avion. L'invention concerne donc en particulier également une lampe spot correspondante. [0032] D'autres caractéristiques, effets et avantages de l'invention ressortent de la des- cription qui suit d'un exemple préféré de réalisation de l'invention ainsi que des dessins annexés parmi lesquels, chaque fois dans une représentation de principe schématique : [0033] [fig.1] représente une barre mélangeuse de lumière, [0034] [fig.2] représente un ensemble d'éclairage avec une variante de barre mélangeuse de lumière. [0035] La figure 1 représente une barre mélangeuse de lumière 2 qui, en fonctionnement comme représenté, émet un faisceau lumineux homogène 4 (suggéré par des lignes de traits) dans le sens d'une flèche 6. Le faisceau lumineux 4 présente une forme de contour souhaitée 8, ici une forme circulaire. [0036] La barre mélangeuse de lumière 2 s'étend le long d'un axe longitudinal 12 de sa première extrémité longitudinale 10a à sa deuxième extrémité longitudinale 10b. La banc mélangeuse de lumière 2 présente à la première extrémité longitudinale 10a une surface d'entrée 14 pour la lumière incidente 16 (symbolisée par quatre flèches). À la deuxième extrémité longitudinale 10b, la barre mélangeuse de lumière 2 présente une surface de sortie 18 pour émettre le faisceau lumineux 4. La surface de sortie 18 présente la forme de contour 8. [0037] Une première partie 20a de la barre mélangeuse de lumière 2 est réalisée en un 7 premier matériau 22a, ici un matériau optiquement clair. Une deuxième partie 2011 de la barre mélangeuse de lumière 2 est réalisée en un deuxième matériau 22b, ici un matériau optiquemcnt diffus en volume ; ce matériau est donc optiquement plus diffus que le premier matériau 22a. La deuxième partie 20b de la barre mélangeuse de lumière 2 présente la surface de sortie 18. [0038] La première partie 20a et la deuxième partie 20h forment ensemble ou encore conjointement la totalité de la barre mélangeuse de lumière 2. La deuxième partie 20h occupe une part volumique de 20% de la barre mélangeuse de lumière 2. La première partie 20a est ainsi un premier tronçon longitudinal le long de l'axe longitudinal 12 de la barre mélangeuse de lumière 2 qui contient la surface d'entrée 14 ; la deuxième partie 20h est un deuxième tronçon longitudinal qui contient la surface de sortie 18. [0039] La première partie 20a présente une section constante 24 le long de l'axe longitudinal 12, ici avec une forme de contour constante, ici sous la forme d'un carré (suggéré en trait interrompu). [0040] Sur sa face supérieure extérieure 26 qui ne correspond pas à la surface de sortie 18, la deuxième partie 20h est pourvue d'un élément 28 absorbant la lumière, ici un revêtement. La deuxième partie 20h présente une forme de contour 30 qui se raccorde de manière continue à la forme de contour de la première partie 20a, ici le carré. Dans le sens de la flèche 6, la forme de contour 30 se modifie progressivement et de manière continue pour passer du carré à la forme de contour 8, à savoir le cercle. [0041] La figure 1 représente en outre une source lumineuse 32 destinée à produire la lumière incidente 16 ou encore à irradier celle-ci dans la surface (l'entrée 14. La source lumineuse 32 présente quatre sources individuelles 34a-d spatialement séparées les unes des autres. Chacune des sources individuelles 34a-d irradie une partie de la lumière incidente 16 dans la surface d'entrée 14, comme le suggère une flèche respective. Dans le présent exemple, les sources individuelles 34a-d sont des sources à DEL de couleurs bleue (34a), verte (34b), blanche (34c) et rouge (34d), pourvues d'une DEL individuelle, respectivement simplement suggérée sous forme de rectangle, pour l'émission lumineuse proprement dite. [0042] Dans la première partie 20a, les parts individuelles de la lumière incidente 16 sont mélangées en une couleur cumulative et homogénéisées sur toute la section 24 ; dans la deuxième partie 20b, elles sont mises en forme pour former le faisceau lumineux 4 ayant la forme de contour souhaitée 8. En conclusion, la lumière 16 provenant des sources lumineuses ici au nombre de quatre (sources individuelles 34a-d) parvient dans la première partie claire 20a de la barre mélangeuse de lumière 2, y est mélangée, parvient dans la deuxième partie diffuse 20b de la barre mélangeuse de lumière 2 et sort au niveau de la surface de sortie 18. [0043] La figure 2 représente une variante de barre mélangeuse de lumière 2, qui se dif- 8 férencie de celle de la figure 1 uniquement par le fait que la deuxième partie 20h est d'une forme différente, à savoir présente une surface de sortie 18 ayant une forme de contour 8 carrée. Pour plus de clarté, un certain nombre de composants identiques ne sont pas à nouveau numérotés. La forme de contour 8 est identique à la section 24 ou encore à la forme de contour de cette dernière. La forme de contour 30 est donc constante et correspond elle aussi à la forme de contour 8 ou encore à celle de la section 24. [0044] La figure 2 représente en outre une optique 36, ici une lentille de projection, qui est montée optiqucment en aval de la surface de sortie 18 dans la direction de l'axe longitudinal 12 et de la flèche 6. En fonctionnement, l'optique 36 projette le faisceau lumineux 4 ou encore la surface de sortie 18 sur une surface cible 38, ici un élément à éclairer de la face supérieure d'une cabine de passagers d'un avion (simplement suggéré en trait interrompu). Le processus de projection est suggéré par des lignes de points. La surface cible 38 se trouve cc faisant dans une position relative prédéfinissable R par rapport à la surface de sortie 18. [0045] La barre mélangeuse de lumière 2 et l'optique 36 font ensemble partie d'un ensemble d'éclairage 40, ici une lampe spot dans la cabine des passagers. La source lumineuse 32 fait elle aussi partie de l'ensemble d'éclairage 40. Le plan image de l'optique 36 se situe sur la surface cible 38, de sorte qu'une image 42, exacte et mise au point avec précision, de la surface de sortie 18 est représentée sur la surface cible 38 en tant que spot lumineux. [0046] Dans une variante de réalisation non représentée, la source lumineuse 32 des figures 1 et 2 ne comprend que deux sources individuelles 34a-d, qui contiennent d'une part une DEL blanc froid et d'autre part une DEL blanc chaud. [0047] Les éléments, parties, objets et composants représentés sur les figures 1 et 2 sont ré- férencés comme suit : 2 : barre mélangeuse de lumière 4 : faisceau lumineux 6 : flèche 8 : forme de contour 10a,b : première, deuxième extrémité longitudinale 12 : axe longitudinal 14 : surface d'entrée 16 : lumière (incidente) 18 : surface de sortie 20a,b : première, deuxième partie 22a,b : premier, deuxième matériau 24 : section 9 26 : face supérieure 28 : élément 30 : forme de contour 32 : source lumineuse 34a-d : source individuelle 36 : optique 38 : surface cible 40 : ensemble d'éclairage 42 : image R : position relative [0048] Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et re- présentés aux dessins annexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention. 10