Brevet FR3151381A1 — publié le 20250124

Ce collimateur comprend une surface d’entrée (6) de lumière, une surface de sortie (8) de lumière et une surface intermédiaire de collimation (10) configurée pour collimater la lumière provenant de la surface d’entrée (6) et la diriger vers la surface de sortie (8), la surface de sortie (8) de lumière comprenant au moins une strie rectiligne (20) en forme de prisme comprenant une surface de réflexion (22) configurée pour réfléchir la lumière collimatée par la surface intermédiaire de collimation (10) et une surface de réfraction (24) configurée pour réfracter la lumière réfléchie par la surface de réflexion (22). Figure pour l’abrégé : Fig 1 Collimateur et projecteur comprenant un tel collimateur L’invention a pour domaine technique les collimateurs. En particulier, l’invention a pour objet un collimateur utilisé dans un projecteur d’aéronef à voilure fixe et un projecteur comprenant un tel collimateur. Techniques antérieures Un système d’éclairage d’aéronef comprend généralement plusieurs dispositifs d’éclairages qui sont activés en fonction de phases de vol ou de roulage de l’aéronef. Le système d’éclairage comprend des feux d’atterrissage et des feux de navigation disposés sur les ailes de l’aéronef, des dispositifs d’éclairage montés sur la jambe de train avant de l’aéronef, des dispositifs d’éclairage assurant un éclairage latéral, et des dispositifs d’éclairage complémentaires dénommés « wing engine scan light » en termes anglo-saxons qui sont utilisés pour l’inspection de nuit des bords d’attaque et des entrées d’air de l’aéronef. Dans l’état de la technique, un tel dispositif d’éclairage complémentaire est constitué d’un boîtier disposé sur le flanc de l’aéronef en amont des ailes de l’aéronef et muni d’une glace affleurant le fuselage de l’aéronef. Le boîtier comprend également un support incliné par rapport à la glace et muni de circuits intégrés à LED associés à des collimateurs disposés dans le boîtier et permettant d’émettre une lumière visible collimatée. La lumière collimatée par chaque collimateur se propage parallèlement à l’axe optique du collimateur en direction de la glace. La face interne de la glace disposée à l’intérieur du boîtier est munie de stries formant des prismes rectilignes sur la face interne de la glace. L’effet combiné du support incliné et de la glace munie de stries formant des prismes rectilignes permet au dispositif d’éclairage complémentaire d’éclairer dans une direction inclinée par rapport à la direction normale au fuselage de l’aéronef prise à l’emplacement du dispositif d’éclairage complémentaire. Un tel dispositif d’éclairage complémentaire présente un certain nombre d’inconvénients, notamment relatifs au fait que le dispositif d’éclairage complémentaire présente un encombrement et une masse relativement importants. Le support incliné du boîtier augmente la profondeur du boîtier et ne favorise donc pas l’encombrement et la diminution de la masse du dispositif d’éclairage complémentaire. Les collimateurs inclinés diminuent la surface éclairante projetée traversant la glace. En effet les collimateurs inclinés peuvent émettre de la lumière en direction des parois internes du boîtier, la lumière étant alors perdue. La glace munie de stries formant des prismes rectilignes du dispositif d’éclairage complémentaire est fragile. De plus, la lumière collimatée subit deux réfractions au travers des stries formant des prismes rectilignes, ce qui génère de la dispersion chromatique issue du dispositif d’éclairage complémentaire et ne permet pas d’avoir un faisceau lumineux homogène et uniformément blanc. La présente invention a donc pour objectif de pallier tout ou partie des inconvénients précités et de fournir un collimateur d’implémentation intégrant une fonction de déviation, en particulier sans dispersion chromatique. L’invention a donc pour objet un collimateur, en particulier pour projecteur d’aéronef notamment à voilure fixe, comprenant une surface d’entrée de lumière, une surface de sortie de lumière et une surface intermédiaire de collimation configurée pour collimater la lumière provenant de la surface d’entrée et la diriger vers la surface de sortie. Selon une caractéristique générale de l’invention, la surface de sortie de lumière comprend au moins une strie rectiligne en forme de prisme comprenant une surface de réflexion configurée pour réfléchir la lumière collimatée par la surface intermédiaire de collimation et une surface de réfraction configurée pour réfracter la lumière réfléchie par la surface de réflexion. Ainsi, ladite strie rectiligne en forme de prisme est configurée pour dévier la lumière collimatée par la surface intermédiaire de collimation selon une direction majoritaire d’un angle non nul. La lumière collimatée par la surface intermédiaire de collimation est collimatée selon l’axe optique du collimateur. Ladite strie rectiligne est transversalement en forme de prisme à section triangulaire. La lumière collimatée par la surface intermédiaire de collimation est réfléchie par la surface de réflexion de ladite strie rectiligne en forme de prisme puis transmise par la surface de réfraction de ladite strie rectiligne en forme de prisme. La surface de réflexion de ladite strie rectiligne en forme de prisme peut être agencée de sorte que l’angle entre la normale à la surface de réflexion de ladite strie rectiligne en forme de prisme et la direction de collimation de la lumière collimatée par la surface intermédiaire de collimation est supérieur à un angle limite de réflexion. La surface de réflexion de ladite strie rectiligne en forme de prisme peut former un angle avec la lumière collimatée par la surface intermédiaire de collimation inférieur à 55 degrés, notamment inférieur à 45 degrés, en particulier compris entre 25 degrés et 35 degrés. Le collimateur peut être obtenu par moulage d’un matériau réfringent, en particulier par moulage d’une seule pièce. La surface de réfraction de ladite strie rectiligne en forme de prisme peut former un angle par rapport à la direction de collimation de la lumière collimatée par la surface intermédiaire de collimation inférieur à 10 degrés, notamment inférieur à 5 degrés, en particulier compris entre 2 degrés et 4 degrés. L’angle formé par la surface de réfraction de ladite strie rectiligne en forme de prisme par rapport à la direction de collimation de la lumière collimatée par la surface intermédiaire de collimation peut correspondre à un angle de dépouille facilitant le démoulage du collimateur. Diminuer la valeur de l’angle formé par la surface de réfraction de ladite strie rectiligne en forme de prisme par rapport à la direction de collimation de la lumière collimatée par la surface intermédiaire de collimation permet de diminuer la quantité de lumière ne sortant pas du collimateur par la surface de réfraction de ladite strie rectiligne en forme de prisme. La surface de sortie peut comprendre une pluralité de stries rectilignes en forme de prisme agencées successivement de sorte qu’au moins la surface de réfraction d’une strie rectiligne est directement adjacente à la surface de réflexion d’une strie rectiligne directement successive. En particulier, la surface de sortie est formée uniquement de la succession de stries rectilignes en forme de prisme et ne comprend pas de surface orthogonale à la direction de collimation de la lumière collimatée par la surface intermédiaire de collimation. Les surfaces de réflexion des stries rectilignes en forme de prisme peuvent être parallèles entre elles. Les surfaces de réfraction des stries rectilignes en forme de prisme peuvent être parallèles entre elles. L’invention a également pour objet un projecteur comprenant un boîtier muni d’une glace et un support de sources lumineuses disposé dans le boîtier et muni d’au moins une source lumineuse et d’au moins un collimateur tel que défini précédemment associé à ladite source lumineuse. L’utilisation de tels collimateurs permet de réduire l’encombrement physique du projecteur d’aéronef en plaçant l’ensemble des collimateurs au plus près de la glace. La quantité de lumière émises par les sources lumineuses perdue dans le boîtier est également réduite, la surface éclairante des supports étant proche de la surface de la glace. De plus, le chromatisme d’un tel projecteur est réduit par rapport aux solutions connues de l’état de la technique. De préférence, ledit collimateur est agencé sur le support de sources lumineuses de sorte que l’axe optique dudit collimateur est orthogonal à la glace. La glace peut comprendre deux surfaces planes parallèles entre elles et orthogonales à la direction de collimation de la lumière collimatée par la surface intermédiaire de collimation dudit collimateur. La glace peut comprendre un traitement augmentant sa résistance à l’abrasion. La glace peut comprendre un traitement augmentant sa résistance mécanique. La glace peut comprendre un traitement augmentant sa résistance thermique. D’autres buts, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : illustre schématiquement une coupe d’un collimateur selon l’invention ; illustre schématiquement la section transversale de deux stries rectilignes en forme de prisme directement adjacentes de la ; illustre schématiquement une vue en perspective d’un agencement de trois collimateurs selon l’invention ; et illustre un projecteur selon l’invention. Description détaillée La représente un collimateur 2 comportant un corps 4 réalisé en une seule pièce, par moulage d’un matériau réfringent, par exemple d’une matière plastique, notamment du polycarbonate traité anti-UV adapté à l’utilisation de diodes électroluminescentes blanches. Un tel polycarbonate traité anti-UV laisse passer la lumière visible et résiste à la photo-oxydation. Le corps 4 comprend une surface d’entrée 6 de lumière, une surface de sortie 8 de lumière et une surface intermédiaire de collimation 10. La surface d’entrée 6 de lumière forme un logement pour loger une source lumineuse 12 en entrée du collimateur 2. La source lumineuse 12 comprend, par exemple, une diode électroluminescente émettant de la lumière visible. Alternativement, il est possible de prévoir un autre type de source lumineuse 12 émettant dans une autre bande spectrale. Les surfaces d’entrée et intermédiaire de collimation 6, 10 sont des surfaces de révolution autour de l’axe optique A du collimateur 2. L’axe optique A définit une direction axiale, la direction orthogonale à l’axe optique A définissant une direction radiale. Les surfaces d’entrée et intermédiaire de collimation 6, 10 assurent la collimation de faisceaux lumineux délivrés par la source lumineuse 12 sous la forme de faisceaux de lumière collimatés, les faisceaux étant parallèles à l’axe optique A du collimateur 2. La surface d’entrée 6 comprend une surface convexe 14 centrée sur l’axe optique A formant une lentille convexe et une surface périphérique intérieure 16 formant un puit. La surface convexe 14 formant la lentille convexe est agencée de sorte que la source lumineuse 12 est disposée dans le foyer objet de la lentille convexe. La surface intermédiaire de collimation 10 comprend une surface périphérique extérieure 18 délimitant radialement le corps 4. Les faisceaux lumineux émis par la source lumineuse 12 sont réfractés par la surface périphérique intérieure 16 puis réfléchis par la surface périphérique extérieure 18 ou réfractés par la surface convexe 14 de manière à être dirigés vers la surface de sortie 8 de lumière du collimateur 2. La surface de sortie 8 de lumière comprend une pluralité de stries rectilignes 20 à section prismatique comprenant chacune une surface de réflexion 22 et une surface de réfraction 24. Une section transversale de chaque strie rectiligne 20 en forme de prisme est triangulaire et est définie par la surface de réfraction 24 et par la surface de réflexion 22, chaque strie rectiligne 20 étant en forme de prisme à section triangulaire. La surface de réfraction 24 de chaque strie rectiligne 20 en forme de prisme forme un angle par rapport à la direction de collimation de la lumière collimatée par la surface intermédiaire de collimation 10 d’environ 3 degrés. Les surfaces de réfraction 24 des stries rectilignes 20 en forme de prisme sont parallèles entre elles. La surface de réflexion 22 de chaque strie rectiligne 20 en forme de prisme forme un angle avec la lumière collimatée par la surface intermédiaire de collimation 10 d’environ 30 degrés. Les surfaces de réflexion 22 des stries rectilignes 20 en forme de prisme sont parallèles entre elles. Les stries rectilignes 20 en forme de prisme sont agencées de sorte que, à l’exception des surfaces radialement situées à l’extérieur des stries rectilignes 20 en forme de prisme situées à l’extrémité du collimateur 2, chaque surface de réfraction 24 d’une strie rectiligne 20 est prolongée par la surface de réflexion 22 d’une strie rectiligne 20 directement adjacente. Comme illustré plus visiblement à la , représentant la trajectoire de deux rayons lumineux, la lumière collimatée par la surface intermédiaire de collimation 10 et dirigée vers la surface de réflexion 22 de chaque strie rectiligne 20 en forme de prisme est réfléchie par la surface de réflexion 22 en direction de la surface de réfraction 24 de la strie rectiligne 20 en forme de prisme. En effet, la surface de réflexion 22 de chaque strie rectiligne 20 en forme de prisme est agencée de sorte que l’angle entre la normale à la surface de réflexion 22 et la direction de collimation de la lumière collimatée par la surface intermédiaire de collimation 10 est supérieur à un angle limite de réflexion. La lumière réfléchie par la surface de réflexion 22 de chaque strie rectiligne 20 en forme de prisme en direction de la surface de réfraction 24 de la strie rectiligne 20 en forme de prisme est ensuite réfractée par la surface de réfraction 24 de la strie rectiligne 20 en particulier de manière à maximiser l’extraction de la lumière réfléchie par la surface de réflexion 22 en évitant le masquage de la lumière par la strie rectiligne 20 en forme de prisme directement adjacente. Les valeurs d’angles des surfaces de réflexion et de réfraction 22, 24 de chaque strie rectiligne 20 en forme de prisme sont déterminées pour obtenir un angle de déviation de la lumière collimatée par la surface intermédiaire de collimation 10 du fait de la surface de sortie 8 de lumière autour de 45 degrés, notamment compris entre 40 degrés et 50 degrés en particulier pour un matériau d’indice de réfraction égal à 1,585. Alternativement, il est possible d’adapter ces valeurs d’angles en fonction du matériau utilisé et de l’angle de déviation de la lumière collimatée par la surface intermédiaire de collimation 10 souhaité. En variante, il est possible de prévoir des surfaces de réflexion et de réfraction 22, 24 dont les valeurs d’angles varient d’une strie rectiligne 20 en forme de prisme à l’autre pour obtenir un collimateur 2 déviant la lumière selon plusieurs directions. Avantageusement, la valeur de l’angle formé par la surface de réfraction 24 de chaque strie rectiligne 20 en forme de prisme avec la direction de collimation de la lumière collimatée par la surface intermédiaire de collimation 10 est choisie de manière à diminuer la quantité de lumière collimatée par la surface intermédiaire de collimation 10 et réfléchie par la surface de réfraction 24 de chaque strie rectiligne 20 en forme de prisme, et également choisie de manière à diminuer la quantité de lumière réfléchie par la surface de réflexion 22 puis réfractée par la surface de réfraction 24 de chaque strie rectiligne 20 en forme de prisme venant frapper la surface de réflexion 22 de la strie rectiligne 20 en forme de prisme directement adjacente. Ainsi, l’extraction de la lumière collimatée par la surface intermédiaire de collimation 10 est maximisée. Dans l’exemple représenté, le collimateur 2 comprend une pluralité de stries rectilignes 20 en forme de prisme. Alternativement, le collimateur 2 peut comprendre une seule strie rectiligne 20 en forme de prisme. La représente un agencement 26 de trois collimateurs 2 orientés selon une même direction et en contact les uns avec les autres, les trois collimateurs 2 étant ici identiques. L’agencement 26 comprend trois pieds 28 identiques de fixation agencés selon une forme triangulaire afin de fixer de manière stable l’agencement 26, chaque pied 28 étant agencé entre deux collimateurs 2 distincts. Cet agencement 26 permet de mutualiser les pieds 28 d’appui des collimateurs 2, favorisant également l’efficacité lumineuse de l’agencement 26 tout en restant mécaniquement fiable et rigide. La représente un projecteur 30 comprenant un boîtier 32 muni d’une glace 34 formant l’une des faces extérieures du boîtier 32. Le projecteur 30 est destiné à équiper un aéronef, notamment à voilure fixe, de sorte que la glace 34 affleure le fuselage de l’aéronef. En particulier, le projecteur 30 est destiné à permettre à un pilote de l’aéronef d’inspecter les bords d’attaque et les entrées d’air de l’aéronef. La glace 34 comprend deux surfaces parallèles entre elles, en particulier deux surfaces planes dans le prolongement du fuselage de l’aéronef. Le boîtier 32 comprend un support 36 de sources lumineuses disposé dans le boîtier 32 et comprenant une face supérieure en regard de la glace 34. Le support 36 de sources lumineuses comprend un circuit intégré portant des sources lumineuses 12 et disposé sur la face supérieure du support 36 de sources lumineuses. Des agencements 26 de collimateurs 2 sont montés par l’intermédiaire des pieds 28 de fixation sur le support 36 de sources lumineuses de sorte que chaque source lumineuse 12 est associée à un collimateur 2. Le support 36 de sources lumineuses est agencé de sorte que l’axe optique A de chaque collimateur 2 est orthogonal aux surfaces parallèles de la glace 34. De préférence, la glace 34 comprend un traitement afin de la renforcer. Par exemple, la glace 34 comprend un traitement augmentant sa résistance à l’abrasion et/ou un traitement augmentant sa résistance mécanique et/ou un traitement augmentant sa résistance thermique. L’utilisation d’agencement 26 de collimateurs 2 permet de réduire le temps d’assemblage du boîtier 32. Dans un mode de réalisation particulier, le projecteur 30 comprend un panachage de différents agencements 26 de collimateurs 2, chaque agencement 26 de collimateur 2 étant adapté pour éclairer selon un angle de déviation différent. Ainsi, le projecteur 30 peut émettre un rayonnement non uniforme et éclairer davantage des zones d’intérêts, par exemple des zones d’intérêts d’une aile d’aéronef, ou éclairer un volume de l’espace plus important. Collimateur (2), en particulier pour projecteur (30) d’aéronef notamment à voilure fixe, comprenant une surface d’entrée (6) de lumière, une surface de sortie (8) de lumière et une surface intermédiaire de collimation (10) configurée pour collimater la lumière provenant de la surface d’entrée (6) et la diriger vers la surface de sortie (8), caractérisé en ce que la surface de sortie (8) de lumière comprend au moins une strie rectiligne (20) en forme de prisme comprenant une surface de réflexion (22) configurée pour réfléchir la lumière collimatée par la surface intermédiaire de collimation (10) et une surface de réfraction (24) configurée pour réfracter la lumière réfléchie par la surface de réflexion (22). Collimateur (2) selon la revendication 1, dans lequel la surface de réflexion (22) de ladite strie rectiligne (20) en forme de prisme est agencée de sorte que l’angle entre la normale à la surface de réflexion (22) de ladite strie rectiligne (20) en forme de prisme et la direction de collimation de la lumière collimatée par la surface intermédiaire de collimation (10) est supérieur à un angle limite de réflexion. Collimateur (2) selon l’une des revendications 1 et 2, dans lequel la surface de réflexion (22) de ladite strie rectiligne (20) en forme de prisme forme un angle avec la lumière collimatée par la surface intermédiaire de collimation (10) inférieur à 55 degrés, notamment inférieur à 45 degrés, en particulier compris entre 25 degrés et 35 degrés. Collimateur (2) selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel le collimateur (2) est obtenu par moulage d’un matériau réfringent, en particulier par moulage d’une seule pièce. Collimateur (2) selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel la surface de réfraction (24) de ladite strie rectiligne (20) en forme de prisme forme un angle par rapport à la direction de collimation de la lumière collimatée par la surface intermédiaire de collimation (10) inférieur à 10 degrés, notamment inférieur à 5 degrés, en particulier compris entre 2 degrés et 4 degrés. Collimateur (2) selon l’une des revendications 1 à 5, dans lequel la surface de sortie (8) comprend une pluralité de stries rectilignes (20) en forme de prisme agencées successivement de sorte qu’au moins la surface de réfraction (24) d’une strie rectiligne (20) est prolongée par la surface de réflexion (22) d’une strie rectiligne (20) directement successive. Collimateur (2) selon la revendication 6, dans lequel les surfaces de réflexion (22) des stries rectilignes (20) en forme de prisme sont parallèles entre elles et/ou dans lequel les surfaces de réfraction (24) des stries rectilignes (20) en forme de prisme sont parallèles entre elles. Projecteur (30) comprenant un boîtier (32) muni d’une glace (34) et un support (36) de sources lumineuses (12) disposé dans le boîtier (32) et muni d’au moins une source lumineuse (12) et d’au moins un collimateur (2) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7 associé à ladite source lumineuse (12). Projecteur (30) selon la revendication 8, dans lequel la glace (34) comprend deux surfaces planes parallèles entre elles et orthogonales à la direction de collimation de la lumière collimatée par la surface intermédiaire de collimation (10) dudit collimateur (2). Projecteur (30) selon l’une des revendications 8 et 9, dans lequel la glace (34) comprend un traitement augmentant sa résistance à l’abrasion et/ou un traitement augmentant sa résistance mécanique et/ou un traitement augmentant sa résistance thermique.