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Générateur de l~mière ~ enceinte reflechissante pour
ènsemble a ~ éclai~rage ou a 'ill~mination mettant en oeuvre
un guide de lumi`~re
La présente invention concerne la génération d'un
faisceau lumineux de faible ouverture angulaire, sa transmis-
sion et/ou sa répartition dans des systèmes d'éclairage ou
d'illumination.
Elle s'applique notamment mais pas exclusivement
à l'éclairage par au-dessus de zones de circulation ou
d'intervention le plus souvent extérieures, par des luminai-
res, mais pas exclusivement, par des ll~m- n~ i res à support
spécifique tels que des candélabres pour voies publiques ou
zones industrielles ; il peut aussi s'agir de lllm; n~; res
intégrés à des supports ayant une fonction différente, tels
que dans des tunnels de circulation ou des l-lmi~lres de
façades ...
Elle vise notamment :
- le renouvellement d'équipements déjà existants,
- l'implantation de nouveaux équipements, par
exemple dans le cas de nouvelles surfaces à éclairer,
- l'éclairage artistique, par exemple en milieu
aquatique,
- l'éclairage de voies publiques, de sites
industriels,
- mais aussi l'éclairage en milieu dangereux tel
que dans une zone de stockage d'explosifs.
Selon une de ses applications, la présente
invention est relative à un équipement pour l'éclairage par
au-dessus d'une zone de circulation d'intervention, dont la
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source de lumiere se trouve à proximité de cette zone (au
maximum à hauteur d'homme) et dont la tête située à distance
en hauteur par rapport à cette même zone est connectée
optiquement à la source de lumiere.
Un tel équipement est connu notamment de la
demande de brevet français FR-91.08594 dans une application
à un candélabre d'éclairage public. On rappelle brièvement
que la tête du dispositif décrit dans ce document comporte un
objectif de diffusion faisant office de diffuseur, reliée au
fût de candélabre au moyen d'un coude d'orientation.
Une fibre optique dont le rôle est de transmettre
à la puissance lumineuse de la source de lumière au diffuseur
est gainée et enchassée dans un support métallique procurant
la rigidité nécessaire à la fibre optique qui est souple,
compte tenu de son faible diametre.
Quant au générateur de lumiere, celui-ci, placé
dans le pied du candélabre, comporte une source lumineuse
constituée par une lampe du type a décharge (de type a Xénon
ou similaire) placée au foyer d'un réflecteur parabolique
muni en sa partie arrière d'un système de refroidissement.
Ce dernier, dans l'une des variantes proposées,
est constitué par des ailettes de refroidissement s'étendant
vers le bas du générateur.
Enfin, un objectif est maintenu par une monture
dans le pied du candélabre, au-dessus et coaxialement au
réflecteur, et un adaptateur positionne l'extrémité de la
fibre optique dans l'axe du réflecteur parabolique en sorte
de recueillir le faisceau lumineux concentré par l'objectif.
Comme on le voit ici, il a été nécessaire
d'utiliser un réflecteur parabolique car les lampes électri-
ques actuellement disponibles sur le marché sont généralement
omnidirectionnelles, ou du moins visent à l'être, c'est-à-
dire qu'elles émettent de la lumière dans quasiment toutes
les directions. Elles ne peuvent donc etre utilisées seules
lorsqu'on cherche à générer un faisceau lumineux de faible
ouverture angulaire, c'est-à-dire un faisceau lumineux qui
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puisse converger sur une surface limitée, en l'espèce la
surface d'entrée dans le guide de lumière (ici la fibre
optique), chaque rayon du faisceau formant avec une direction
privilégiée un angle inférieur à un angle donné, correspon-
S dant à la demi-ouverture numérique du guide de lumière
lorsqu'il s'agit d'injecter de la lumière dans ce dernier.
Même si un tel équipement donne globalement
satisfaction, il pose toutefois un certain nombre de problè-
mes, tant au niveau du générateur de lumière, qu'au niveau de
la connexion par fibre optique entre le générateur de lumière
et le diffuseur.
S~agissant du générateur, on peut tout d'abord
noter que le dispositif de l'art antérieur est conçu pour
évacuer latéralement la chaleur générée par le réflecteur. En
effet, d'une part, le pied constitué d'un matériau bon
conducteur thermique est au contact direct des ailettes de
refroidissement. D'autre part, d'après une variante de
réalisation, le pied du candélabre est mis au contact direct
du réflecteur parabolique et les ailettes sont disposées
extérieurement, s'étendant verticilement sur toute la hauteur
du pied autour du réflecteur, avec des perçages transversaux
de circulation d'air.
Le risque de brûlure par simple contact avec le
pied du candélabre est donc non négligeable, notamment
lorsque le candélabre est destiné à l'éclairage d'une voie
publique et sachant que la température interne d'un réflec-
teur dépasse facilement 200C, ce qui laisse imaginer la
température à la surface externe du pied.
Ce problème ne peut, pour des raisons pratiques,
etre résolu par l'utilisation d'un dispositif générateur
d'une ventilation forcée, car ce dernier est inévitablement
source de surcoûts en termes de consommation d'énergie et de
maintenance.
Par ailleurs, il est possible que, par les
perçages de circulation d'air, de l'eau parvienne à s'infil-
trer dans le réflecteur par le haut, occasionnant la détério-
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ration de sa surface interne et même l'explosion de la lampe
dont la température est de l'ordre de 300OC.
De plus, l'utilisation d'objectifs pour concen-
trer le flux lumineux sur la surface d'entrée du guide de
S lumière conduit à des pertes optiques et oblige à réaliser un
pied de candélabre relativement complexe dans lequel, par
exemple, le remplacement de la lampe est malaisé.
La lampe, quant à elle, présente l'inconvénient
que, étant à décharge de type à Xénon, elle requiert une
alimentation à basse tension coûteuse et volumineuse.
En outre, ces lampes du type à décharge compor-
tent généralement deux bulbes de verre :
- un bulbe intérieur contenant par exemple un gaz
rare pour produire l'arc qui donne naissance au rayonnement
lumineux ;
- un bulbe extérieur contenant généralement un
gaz inerte (azote ...) qui a, d'une part, pour rôle de
protéger thermiquement, mécaniquement et éventuellement
chimiquement le bulbe intérieur et qui, d'autre part, filtre
les rayons W.
Ce second bulbe amoindrit le rendement lumineux
de la lampe, la lumière étant obligée de passer au travers de
deux dioptres gaz-quartz.
De plus, le culot de la lampe correspond dans
tous les cas de générateurs connus à une zone où la lumière
ne peut être réfléchie, zone que l'on retrouve sous forme de
tâches sombres dans le faisceau émergeant du générateur.
S'agissant maintenant de la connection optique
entre la source lumineuse et le diffuseur, celle-ci était
réalisée au moyen d'une fibre optique à coeur homogène, et
notamment à coeur liquide. Or ce type de fibres est relative-
ment coûteux à produire. En outre, elles sont peu rigides.
S'agissant enfin de la projection ou de la répartition de la
lumière sur la surface à éclairer, on a vu qu'il faut en
pratique un coude recourbé vers le bas, ce qui oblige à
prévoir plusieurs coudes (d'où une grande complexité et un
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surcoût très sensible) lorsque l'on cherche à éclairer tout
autour d'un candélabre.
Dans ses tentatives d'obvier à cet inconvénient,
l'inventeur a, comme explicité ci-après, été confronté à un
certain nombre de problèmes sous-jacents, notamment quant à
~ la forme et aux caractéristiques du diffuseur.
La présente invention se propose donc notamment
de pallier ces inconvénients.
Selon un premier aspect intéressant en soi, la
présente invention propose un générateur d'un faisceau
lumineux comportant un réflecteur à l'intérieur duquel est
placée une lampe reliée à un module d'alimentation, un réseau
d'ailettes de refroidissement thermiquement conductrices
disposées autour du réflecteur, caractérisé en ce que ces
ailettes s'étendent radialement depuis ce réflecteur jusqu'à
un bouclier thermique comprenant une paroi interne en contact
avec les ailettes et en un matériau thermiquement conducteur,
une paroi externe et une couche intermédiaire disposée entre
les parois interne et externe, constituée en un matériau
thermiquement isolant, les ailettes délimitant des espaces en
communication avec un passage d'air longeant le faisceau
lumineux.
On appréciera que l'utilisation d'un bouclier
thermique arrête la diffusion radiale de la chaleur, évitant
ainsi de chauffer un pied de candélabre lorsque le générateur
est placé verticalement dans ce dernier.
Selon des dispositions préférées éventuellement
combinees :
- le faisceau lumineux pénètre dans un guide de
lumière, situé dans le passage d'air ;
- le passage d'air est au moins approximativement
vertical ;
- le réflecteur est au moins approximativement
vertical ;
- la paroi interne et les ailettes sont par
exemple en aluminium, la paroi externe est en alliage léger,
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par exemple en aluminium ou inox, tandis que la couche
intermédiaire est à base de fibres réfractaires, par exemple
constituée de tissus de Kevlar.
Selon un second aspect original en soi, l'inven-
tion, propose un générateur de lumière comportant uneenceinte à surface interne réfléchissante à l'intérieur de
laquelle est placée une source de lumière, caractérisé en ce
que l'enceinte comporte au moins :
- une portion concave d'ellipsoïde à surface
réfléchissante, la source de lumière étant placée au foyer
d'ellipsoïde situé dans cette portion d'ellipsoïde.
Il est ainsi possible de se passer d'un objectif
de concentration de lumière, celle-ci étant réfléchie vers
l'autre second foyer de l'ellipsoïde défini par la portion
concave d'ellipsoïde, où l'on pourra avantageusement placer
l'entrée d'un guide de lumière.
Avantageusement, la portion concave d'ellipsoïde
est un demi-ellipsoïde ou une portion concave de demi-
ellipsoïde.
20De préférence, la portion d'ellipsoïde est une
portion concave de demi-ellipsoïde et l'enceinte comporte en
outre :
une portion annulaire d'hémisphère à surface
réfléchissante coiffant à partir de sa base la portion de
demi-ellipsoïde, centrée audit foyer, d'axe confondu avec le
grand axe de l'ellipsoïde défini par cette portion de demi-
ellipsoïde, et présentant une ouverture à son sommet d'axe
également confondu avec ledit grand axe.
On appréciera que l'adjonction, de cette façon,
d'une seconde portion annulaire d'hémisphere à surface
réfléchissante permet d'amener la majeure partie des rayons
émanant de la source lumineuse à se joindre au faisceau
utile, c'est-à-dire le faisceau lumineux convergeant vers le
second foyer de l'ellipsoïde défini par la portion concave de
demi-ellipsoïde avec la faible ouverture angulaire souhaitée.
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Il en résulte que le rendement, c'est-à-dire le
rapport de l'intensité lumineuse disponible au second foyer
sous une faible ouverture angulaire, a l'intensité lumineuse
générée par la source de lumière, est avantageusement
augmenté par rapport à un générateur ne comportant qu'un
réflecteur demi-ellipsoïdal.
En effet, seule une partie du réflecteur demi-
ellipsoïdal donne par réflexion des rayons entrant dans le
faisceau utile tel que défini ci-dessus. Ces rayons corres-
pondent à une partie seulement des rayons émanant de lasource lumineuse. Tous les autres rayons, exceptés ceux
parvenant directement audit second foyer de l'ellipsoïde sans
reflexion préalable avec l'angle souhaité, sont perdus
puisque, soit ils ne convergent pas vers cet autre foyer,
soit l'angle qu'ils forment avec le grand axe de l'ellipsoïde
avec lequel on vient aligner l'axe d'un guide de lumière, est
trop important, c'est-à-dire supérieur à la demi-ouverture
supérieure du guide.
Ainsi, selon l'application envisagée, on pourra
se contenter d'un générateur comportant un simple réflecteur
demi-ellipsoïdal ou alors mettre en oeuvre un générateur
comportant en outre une portion annulaire d'hémisphère, tel
que défini ci-dessus.
Le rendement de ce dernier générateur peut encore
être amélioré en a~outant, très avantageusement, à l'encein-
te, un tronçon tubulaire de cylindre à surface réfléchissan-
te, coiffant à partir d'une première de ses extrémités
l'ouverture de la portion annulaire d'hémisphère et présen-
tant un axe confondu avec ledit grand axe.
Selon des dispositions préférées éventuellement
combinées, dont certaines sont destinées à améliorer ledit
rendement du générateur et d'autres à assurer l'étanchéité de
ce dernier :
- ledit troncon tubulaire de cylindre présente
une section circulaire,
t
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- ladite portion de demi- ellipsoïde est dimen-
sionnée de telle sorte que les rayons lumineux qu'elle
réfléchit convergent vers le second foyer dudit ellipsoïde et
forment avec ledit grand axe un angle inférieur à un angle
donné,
- un guide de lumière s'étendant selon le grand
axe de l'ellipsoïde défini par la portion d'ellipsoïde est
placé à l'aide de moyens de positionnement, aupres du second
foyer dudit ellipsoïde,
- l'angle donné est égal à la demi-ouverture
numérique du guide,
- ladite portion annulaire d'hémisphère est
dimensionnée de telle sorte à ne pas entraver la propagation
des rayons lumineux réfléchis par ladite portion de demi-
ellipsoïde,
- ladite enceinte est close au niveau de ladite
ouverture de la portion annulaire d'hémisphère, le cas
échéant au niveau de la seconde extrémité du tronçon tubu-
laire de cylindre, par un hublot d'une matière transparente,
constituant, le cas échéant, ledits moyens de positionnement,
- le hublot est collé dans un anneau de Téflon
présentant un rebord annulaire permettant la fixation dudit
hublot sur ledit tronçon tubulaire de cylindre,
- ledit rebord est collé sur ledit tronçon
tubulaire de cylindre,
- ledit rebord est vissé sur ledit tronçon
tubulaire de cylindre, un joint d'étanchéité étant disposé
entre le rebord et le tronçon,
- ladite portion annulaire d'hémisphère, le cas
échéant coiffée par ledit tronçon tubulaire de cylindre, est
montée mobile sur ladite portion de demi-ellipsoïde et de
façon étanche au moyen d'un joint d'étanchéité,
- ledit hublot est un bloc de silice,
- ledit hublot est constitué d'une lentille
collée dans ledit anneau,
=
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- le hublot est constitué par une extrémité d'une
barre optique collée dans ledit anneau et constituant un
guide de lumière,
= - le hublot est constitué par un embout d'un
faisceau de fibres collé dans ledit anneau,
- ledit anneau est en Téflon,
- ledit hublot est constitué d'un bloc de silice
poli sur ses deux faces d'entrée et de sortie du faisceau
lumineux généré par la lampe, la face de sortie étant
destinée à recevoir la surface d'entrée d'une barre optique
constituant un guide de lumière,
- les faces d'entrée et de sortie sont traitées
anti-reflets,
- le bloc de silice est apte à ne laisser passer
que des radiations présentant une ou plusieurs longueurs
d'onde sélectionnées,
- la source de lumière est une lampe reliée à des
moyens d'alimentation électrique de la lampe fixés de façon
étanche à l'enceinte réfléchissante,
- la source de lumière est une lampe du type à
décharge à arc court du type iodure métallique, l'arc de la
lampe étant placé au foyer situé dans la portion d'ellipsoï-
de,
- les moyens d'alimentation électrique comportent
une douille reliée à un ballast, l'ensemble étant fixé de
façon étanche à l'enceinte,
- le fond de ladite portion d'ellipsoïde est
percé d'un trou de passage d'une lampe constituant ladite
source de lumière, ladite lampe étant montée sur une douille
reliée à un cable d'alimentation étanche pris dans un presse
étoupe monté sur un boîtier étanche incorporant ladite
douille et monté au niveau du trou de passage de la lampe sur
ladite enceinte, de façon étanche au moyen d'un joint
d'étanchéité,
- une hotte non réfléchissante s'étend depuis la
portion concave d'ellipsoïde jusqu'à l'entrée des moyens de
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positionnement,
- la hotte est un tronc de cône,
- la portion d'ellipsoïde est montée mobile par
rapport à la hotte,
S- la portion concave d'ellipsoïde et la hotte se
raccordent par une surface de joint étanche,
- les moyens de positionnement sont constitués
par une bague de serrage et d'étanchéité,
- ladite enceinte est en aluminium ou en bronze
et est formée par usinage ou repoussage,
- ladite enceinte est obtenue par moulage de
céramique recouverte intérieurement d'un revêtement métalli-
que,
- lesdites surfaces réfléchissantes sont consti-
tuées de surfaces polies,
- les surfaces polies sont recouvertes d'un
revêtement de surface en or, rhodium, nickel, argent ou
aluminium.
Selon un troisième aspect intéressant en soi, la
présente invention propose également un générateur de lumière
ou lampe comportant une enceinte à l'intérieur de laquelle
est placée une source de lumière, caractérisée en ce que
l'enceinte forme les parois d'une ampoule scellée et comporte
au moins :
- une portion d'ellipsoïde concave à surface
réfléchissante, la source de lumière étant placée au foyer
d'ellipsoïde situé dans cette portion d'ellipsoïde et
l'ouverture au sommet de l'ampoule étant hermétiquement close
par un hublot en une matière transparente.
Grâce à ces dispositions, le générateur de
lumière est parfaitement étanche.
Mais surtout, l'enceinte constituant les parois
d~une ampoule scellée, il est possible de disposer au foyer
de la portion d'ellipsoïde une source de lumière qui ne
comporte, si cela est nécessaire à la production de la
lumière, qu'un seul bulbe.
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On peut ainsi se passer du bulbe de protection
des lampes à décharge classiques, néfaste à la propagation de
la lumière.
De la sorte, la taille de la source de lumière
est nettement moins importante, permettant de réduire les
dimensions du générateur de lumière jusqu'à une taille
comparable à celle d'une lampe électrique classique.
Un tel générateur de lumière de dimensions
réduites peut bien sûr être utilisé pour injecter de la
lumière directement dans un guide de lumière, mais également
dans toute application requérant un éclairage directif.
Selon des dispositions préférées éventuellement
combinées et relatives à cet aspect de l'invention :
- la portion d'ellipsoïde est un demi-ellipsoïde
ou une portion de demi-ellipsoïde,
- lesdites parois sont constituées de verre
recouvert d'un dépôt métallique,
- les surfaces réfléchissantes sont dichroïques,
réfléchissant dans le domaine du visible et laissant passer
le rayonnement infrarouge,
- la portion d'ellipsoïde comporte un fond
réfléchissant traversé par des électrodes d'alimentation
électrique de ladite source de lumière, noyées dans le verre,
- ladite source de lumière comporte un bulbe
scellé sensiblement sphérique enveloppant une extrémité
desdites électrodes et contenant des moyens aptes à produire
un arc lumineux par production d'une décharge électrique au
niveau desdites électrodes,
- ladite enceinte est sous vide ou contient un
gaz sous faible pression,
- le hublot transparent est formé par une portion
de cylindre ou une pastille de silice ou de quartz, une
lentille ou un objectif,
- la portion de cylindre ou la pastille présente
une surface plane de réception de la surface d'entrée d'un
guide de lumière.
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Selon un quatrième aspect original en soi, la
présente in~ention propose un guide de lumière destiné à
connecter optiquement une source chaude de lumière et une
zone formant source froide, caractérisé en ce que le guide de
lumière est constitué d'une barre translucide homogène
rigide, une structure de maintien s'étendant le long de cette
barre en laissant subsister une couche d'air le long de la
quasi-totalité de la surface latérale de cette barre.
Ici, selon le cas, la zone froide est le plus
souvent à proximité de l'extrémité libre du guide de lumière,
voire etre constituée par une portion latérale de ce guide.
Il résulte de ces dispositions, un guide de
lumière peu coûteux à réaliser car ne nécessitant pas de
gainage matériel. Par ailleurs, celui-ci est rigide et peut
présenter un diametre plus important que les fibres optiques
jusqu'a présent utilisées, permettant de transmettre des flux
lumineux d'intensité tres élevée, de l'ordre de 5.000 à
lO0.000 lumens.
Selon des dispositions préférées :
- la barre est une barre en silice ;
- la barre est une barre en polyméthylmétacrylate
( PMMA)
- la barre est une barre en verre pur ;
- la barre est équipée d'une protection mécanique
s'étendant à distance de la barre et autour de celle-ci sur
la quasi-totalité de sa longueur, des entretoises en contact
avec la protection et la barre centrant et serrant cette
dernière ;
- les entretoises sont en Téflon ;
- le guide de lumière est destiné à être intégré
à un fut de candélabre, la protection étant apte à être fixée
au fût du candélabre a l'aide d'équerres ajourées par l'une
de ses extrémités, tandis que son autre extrémité est apte à
reposer sur un générateur de lumière constituant la source
chaude.
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Selon encore un autre aspect intéressant en soi
de la présente invention, l'invention propose un diffuseur de
lumiere, destiné à être connecter optiquement à une source de
lumière par un guide de lumière admettant un axe, caractérisé
en ce que le diffuseur présente dans tout plan axial une
section en V dont le sommet est placé près de la sortie du
guide.
De la sorte, il est possible de réfléchir vers
une zone à éclairer à la base du guide de lumière en pratique
orienté vers le haut, un flux émergeant d'un guide de lumière
rigide tel que celui présenté ci-dessus.
Selon des dispositions préférées éventuellement
combinées :
- le diffuseur est situé à distance en hauteur
par rapport à la zone à éclairer ;
- le diffuseur présente la forme d'un cône ;
- la directrice du cône est un cercle ;
- le sommet du diffuseur est arrondi ;
- l'axe de révolution du cône est coaxial à celui
du guide de lumière ;
- le diffuseur présente une surface réfléchis-
sante rugueuse, dépolie ou mate, de manière à homogénéiser le
flux lumineux réfléchi ;
- la surface réfléchissante est une surface
métallique peinte ou est en porcelaine ;
. - l'angle d'inclinaison de la surface réfléchis-
sante par rapport à l'axe de révolution du cône correspond au
moins approximativement à la demi-ouverture numérique du
guide de lumière ;
- le diffuseur est apte à être intégré à un
candélabre, le diffuseur étant fixé au fût du candélabre à
l'aide de tiges de faible section.
Bien entendu, il est d'intérêt de combiner les
caractéristiques des différents aspects de l'invention qui
viennent d'être mentionnées, notamment au sein d'un équipe-
ment pour l'éclairage par au-dessus d'une zone de circulation
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14
ou d'intervention tel qu'un candélabre.
Ainsi, notamment, le réflecteur en forme de
portion d'ellipsoïde et la hotte non réfléchissante pourront
comporter un réseau d'ailettes de refroidissement thermique-
ment conductrices disposé autour du réflecteur et de lahotte, au contact de celle-ci, jusqu'à un bouclier thermique,
tel que celui-ci présenté en référence au premier aspect de
l'invention.
Toutes autres combinaisons à la portée de l'homme
du métier entre les différentes caractéristiques des aspects
mentionnés ci-dessus sont bien sûr envisageables.
Les objets, caractéristiques et avantages de
l'invention ressortent de la description qui suit, donnée à
titre d'exemple non limitatif, en regard des dessins annexés
sur lesquels :
- la figure 1 est une vue schématique en coupe
verticale d'un candélabre d~éclairage public intégrant des
éléments d'éclairage conformes à l'invention ;
- la figure 2 est une vue schématique agrandie en
coupe verticale, plus détaillée, d'un générateur de lumière
selon un premier mode de réalisation de l'invention, placé
dans le pied du candélabre de la figure 1 ;
- la figure 3 est une vue schématique agrandie du
dessus du générateur de la figure 2 ;
- la figure 4 est une vue schématique agrandie de
la partie supérieure du candélabre de la figure 1 ;
- la figure 5 est une vue en coupe verticale d'un
générateur de lumière, selon un second mode de réalisation de
l'invention ;
- les figures 6A à 6D sont des représentations
schématiques de la figure 5 et montrent les différentes
trajectoires possibles pour les rayons lumineux émergeant de
la source lumineuse ; et
- la figure 7 est une vue schématique en coupe
verticale d'un générateur, selon un troisième mode de
réalisation de l'invention.
W095/l0792 ~ ~ 7 3 2 2 '1 PCT~ROJ/01182
Les éléments d'éclairage conformes à l'invention
et représentés sur les figures 1 à 4, sont intégrés à un
candélabre d'éclairage public.
- Le principe du candélabre considéré ici à titre
d'exemple et d'application non limitative des éléments
d'éclairage de la présente invention, est fondé sur la loi de
Snell-Descartes qui régit la propagation d'une onde lumineuse
dans le coeur d'une fibre optique se réfléchissant sur une
gaine optique d'indice de réfraction plus faible.
Ce candélabre, repéré 1 dans son ensemble,
comporte principalement trois sous-ensembles : une partie
inférieure ou pied 10, fixée au sol, une partie allongée ou
fût 20, s'étendant depuis le pied vers le haut, et une partie
supérieure ou tête 30 montée à l'extrémité libre du fût.
Le pied 10, tel que schématisé à la figure 1,
comporte à sa partie basse un générateur de lumière 11 fixé
sur un support 12, lui-même fixé au pied du candélabre de
facon non représentée. Ce pied est en pratique équipé
également d~une trappe de visite, non représentée ici.
En référence maintenant à la figure 2, est
représenté le générateur de lumière ll comportant un corps 13
et une optique 14 mobile par coulissement à l'intérieur de ce
corps.
Le corps comporte deux parois fixes, externe 13A
et interne 13C, sous forme de deux troncons tubulaires
cylindriques concentriques entre lesquels est enserrée une
couche d'isolant thermique 13B. Ce corps forme ainsi un
bouclier thermique.
Les parois externe et interne sont respectivement
réalisées en aluminium ou inox et en aluminium. Des tissus de
Kevlar sont appropriés pour l'isolant thermique. D'autres
matériaux peuvent convenir pour autant que la paroi interne
soit réalisée en un matériau bon conducteur thermique et
l'isolant en un matériau tres bon isolant thermique.
Le corps 13 recoit par sa partie basse l'optique
coulissante 14 maintenue amoviblement dans ce corps par un
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2~224
16
système de fixation à baïonnette (non référencé).
L'optique comporte une source lumineuse 14A
constituée par une lampe à décharge à arc court, de type à
iodure métallique, au moins approximativement placé au
premier foyer F1 d'un réflecteur demi-ellipsoïdal.
Le sommet du demi-ellipsoïde formant le réflec-
teur est prolongé par un manchon destiné à accueillir le
culot de la lampe 14A.
Pour accueillir ce réflecteur, l'optique comporte
aussi un réseau d'ailettes 14C, de préférence radiales et
espacées régulièrement, solidaire par les extrémités infé-
rieure et supérieure de leurs bords extérieurs de deux
anneaux 14E.
Les bords intérieurs de ces ailettes de refroi-
dissement sont conformés de manière à être aptes à recevoir,
avec un contact étroit, le réflecteur demi-ellipsoïdal et son
manchon. Un boîtier 14D renfermant la douille pour la lampe
est fixé de façon étanche, à la base de ces ailettes de
refroissement, au réflecteur.
Le dia~ètre des anneaux 14E est choisi de sorte
à permettre un coulissement de l'optique mobile au sein du
corps avec un contact entre les anneaux et la paroi interne
fixe 13C du corps.
Pour compléter le contact des ailettes de
refroidissement avec la paroi interne fixe, des excroissances
14F font saillies des ailettes de refroidisssement le long de
leurs bords extérieurs.
Le bo~tier 14 D est lui-même relié de façon
étanche à un ballast, non représenté, connecté à un réseau
d'alimentation en énergie électrique (par exemple le réseau
E.D.F).
De la sorte, les lampes peuvent être alimentées
sous une tension de 220 V et une intensité d'environ 2
amperes.
Le réflecteur demi-ellipsoïdal 14B comporte à sa
partie supérieure un rebord horizontal 14G qui, à l'état
~ WO95/10792 21~ 3 2 2 ll PCT~R9~/01182
assemblé de l'optique mobile avec le corps, forme une surface
. r.
de joint étanche avec un rebord horizontal complémentaire 15A
d'une hotte 15 conique à sommet tronqué.
Cette hotte 15 est solidaire de la paroi interne
fixe 13C par l'intermédiaire d'ailettes 15B s'étendant
- radialement à espacement régulier sur le pourtour de la
hotte, tout comme le font les ailettes 14C du réflecteur
demi-ellipsoïdal 14 autour de ce dernier.
Le sommet tronqué de la hotte est prolongé par un
fourreau 16 avec des mords engagés dans une bague de serrage
17.
Cette bague de serrage permet d'enserrer une
barre de silice 21 dont les caractéristiques seront décrites
ci-après, avec sa tranche 21A disposée sensiblement au second
foyer F2 du réflecteur demi-ellipsoïdal. Elle permet en outre
d'assurer l'étanchéité complète du réflecteur demi-ellipsoï-
dal.
Pour ce qui est des dimensions des éléments
constitutifs de ce générateur de lumière, on observera que :
- le réflecteur est choisi demi-ellipsoïdal ;
- les dimensions du demi-ellipsoïde résultent des
dimensions de la lampe, de l'ouverture numérique inhérente à
la barre optique, ici en silice, recue au second foyer du
réflecteur et de l'encombrement, notamment radial, maximal
autorisé pour le générateur ;
- la hotte présente à sa base le diamètre du
réflecteur demi-ellipsoïdal et à son sommet un diamètre
choisi de manière à permettre le passage de la barre optique,
en gardant à l'esprit que les parois obliques de cette hotte
ne doivent jamais interférer avec l'ouverture numérique de la
barre optique, pour éviter toute perte de lumière.
On notera qu'en pratique, on ajuste le position-
nement de la barre optique par rapport au second foyer du
réflecteur demi-ellipsoïdal afin de concentrer sur la tranche
de cette barre un maximum de flux lumineux : si la section de
barre optique augmente, on décale cette dernière légèrement
WO95/10792 ~ ~ 3 2 ~ ~ PCT~/01182
18
par rapport au second foyer en direction du sommet de demi-
ellipsoïde correspondant au second foyer (sommet de la
hotte).
Les espaces disponibles entre les ailettes 14C et
15B associées à l'optique mobile et à la hotte, sont en
communication avec un passage d'air longeant le guide de
lumière, ici constitué par la barre optique. Il en résulte,
surtout lorsque le guide est vertical, un puissant effet de
cheminée assurant l'évacuation de la chaleur dégagée par la
source de lumière.
Le fût 20 du candélabre intègre, lui, une
structure tout à fait originale de transmission de lumière
d'un générateur de lumière, tel que celui décrit ci-dessus,
à un diffuseur de lumière dont les caractéristiques seront
détaillées ci-après.
Cette structure de transmission de lumière au
guide de lumière est constituée d'une barre optique 21 en
silice de quelques centimètres de diamètre (généralement
entre 3 et 6 cm) entourée d'une gaine d'air 22 dont l'épais-
seur est ici de quelques millimètres sur la majeure partie desa circonférence, et protégée par une protection mécanique
23. Cette protection mécanique se présente ici sous la forme
d'un tube cylindrique métallique. Des entretoises 24 sont
disposées entre la protection mécanique et la barre optique
pour centrer et serrer cette dernière. On choisira de
préférence pour ces entretoises un matériau apte à suivre la
dilatation différentielle entre la barre de silice et la
protection mécanique, par exemple du Téflon. La protection
mécanique est fixée au fût 26 du candélabre à son extrémité
supérieure, à l'aide d'équerres ajourées 25 et présente à son
extrémité inférieure une portion rétrécie 27, convergeante
vers l'intérieur et vers le bas et reposant sur la bague de
serrage. Similairement, l'extrémité supérieure de la protec-
tion mécanique présente également une portion rétrécie 32.
cette extrémité, la barre optique dépasse de la protection
mécanique vers le bas, afin de pouvoir traverser la bague de
WO95/10792 21732~4 PCT~R91/01182
19
serrage pour atteindre le second foyer du réflecteur demi-
ellipsoïdal. On notera ici que la protection mécanique ne
vient pas au contact de la barre de silice et que les
~ entretoises ont une section relativement faible, afin de
ménager sur la majeure partie de la circonférence de la barre
de silice une gaine d'air. En effet, l'air est le milieu
permettant une réflexion optimale sur la paroi de la barre de
silice. En outre, grâce à ces deux milieux d'indice de
réfraction différent (silice-air), la loi de Snell-Descartes
est satisfaite. Une telle barre optique présente l'avantage
de ne pas nécessiter de gainage, au contraire des fibres
optiques. Elle est en outre rigide, ne demandant donc pas de
support métallique en contact, tels que ceux destinés à
procurer la rigidité aux fibres optiques, bien que de
préférence l'on dispose d'une protection mécanique autour de
cette barre de silice, par nature fragile. Une barre optique
présente bien sûr l'avantage de pouvoir transmettre un flux
lumineux plus important du fait de sa section plus importante
que celle d'une fibre optique.
Le fût 26 du candélabre délimite autour de la
barre optique un espace tubulaire 28 constituant le passage
d'air indiqué ci-dessus à propos de l'effet de cheminée. Cet
espace tubulaire est ici délimité directement par la protec-
tion mécanique 23.
On notera que l'air rentrant par les ouvertures
naturelles existantes, telles que fourreau conduisant les
câbles électriques, peut suffire. Bien entendu, les éléments
constitutifs du fût, voire la barre optique elle-même,
peuvent contribuer à l'évacuation de la chaleur.
Il est à noter que le flux lumineux émerge vers
le haut du fût du candélabre par la tranche supérieure de la
barre de silice. En outre, le flux émergeant est inhomogène,
car la barre de silice est en pratique multimode. Il était
donc nécessaire de trouver un diffuseur qui soit capable,
d~une part, de réfléchir la lumière vers la zone à éclairer
et, d'autre part, d'homogénéiser le flux réfléchi.
WO95110792 ~ 1~ 3 2 % fi PCT~R9~/01182 -
Selon un aspect particulièrement original de la
présente invention, cela a été réalisé grâce à un diffuseur
30 à section en V dont la pointe (ou l'arête) est dirigée
vers l'extrémité de la barre optique, dans l'axe de celle-ci.
Ce diffuseur 30 est ici de forme conique et sa pointe est
arrondie pour réfléchir une quantité de lumière plus impor-
tante. Sa surface de réflexion est recouverte d'un matériau
rugueux, mat ou dépoli, qui permet d'homogénéiser le flux. Un
matériau qui satisfait aux exigences requises est un support
métallique recouvert d'une peinture présentant un bon
coefficient de réflexion dans le visible ou éventuellement a
porcelaine. Ce matériau présente un bon coefficient de
réflexion, malgré les micro-irrégularités crée à la surface
du diffuseur. On notera que toute autre forme de diffuseur
peut convenir, pour autant que sa section soit en tout plan
de coupe axiale approximativement en V : prisme, pyramide ...
Il est ainsi possible de réaliser des surfaces
éclairées de formes tout à fait diverses. L'angle d'inclinai-
son ~ du diffuseur est choisi en fonction de la surface à
éclairer.
Le diffuseur est fixé par des tiges 31 de faible
section sur le fût du candélabre, pour ne pas générer
d'ombres trop importantes sur la zone à éclairer.
La pointe du diffuseur 30 est située à quelques
centimètres de l'extrémité supérieure de la barre de silice.
On observera qu'en théorie, la section du
diffuseur à son extrémité supérieure doit être nettement plus
grande que celle de la barre de silice, afin d'éviter des
pertes de lumière par dispersion vers le haut. En pratique,
cette section sera un compromis entre le rendement en lumière
réfléchie et le design recherché.
A titre d'exemple, pour ce qui est des dimen-
sions, une lampe d'arc de 5 mm nécessite une distance entre
foyer (Fl, F2) de 164 mm, un grand axe de 200 mm et un petit
axe de 114, 7 mm, pour obtenir une tâche lumineuse de 30 mm
de diamètre, lorsque la demi-ouverture numérique est de 26
~ WO95110792 2 ~ 7 ~ ~ 2 ll PCT~R9~/01182
21
(barre de silice). Une barre de silice de 30 mm de diamètre
pourra donc être utilisée.
En variante, en ce-qui concerne le générateur de
lumière, celui-ci peut également être utilisé avec des fibres
optiques gainées classiques, telles que celles présentées
dans la demande de brevet français FR-9l.08594, auquel cas,
la tête optique présentée dans ce document peut également
être utilisée. Ce générateur peut également être utilisé sans
diffuseur, à des fins d'illumination. Par exemple, la barre
peut être pointée, sans diffuseur, vers une zone à mettre en
valeur, ou bien être raccordée à un réseau de fibres, voire
même être dépolie sur tout ou partie de sa surface latérale
en vue, par exemple, d'une illumination latérale.
La structure de support d'une telle barre peut
être une potence.
On peut aussi prévoir de tailler l'extrémité
libre de la barre optique, par exemple avec des indentations
en dents de scie sur sa circonférence, à la manière d'un
"sapin" (dans ce cas les parties transversales de ces
indentations peuvent être dépolies).
Le réflecteur demi-ellipsoïdal peut également
être monté réglable par rapport à la lampe, suivant la
direction définie par les deux foyers, afin d'optimiser la
quanti~é de lumière réfléchie au second foyer, lorsque des
sections différentes de guide de lumière sont utilisées.
Il peut également être utilisé un guide de
lumiere en matiere plastique telle que le polyméthylmétacry-
late (PMMA) ou du verre pur en lieu et place de la silice. Il
peut être opportun dans ce cas de prévoir une ventilation
forcée, ou de prévoir une faible puissance de la lampe, voire
un fonctionnement discontinu. La protection mécanique, même
si elle est souhaitable, car la barre de silice est par
nature fragile, peut être remplacée par un simple support,
pour autant que la barre de silice soit entourée sur la
majeure partie de sa circonférence par une gaine d'air.
WO95/10792 PCT~R9~/01182 -
~73~
22
Ce support pourra par exemple être constitué par
une portée ménagée sur le fourreau ou la bague décrite ci-
dessus, tout en conservant l'étanchéité de l'ensemble.
On notera aussi que le générateur peut être
pourvu d'un système de changement de couleur (filtres, ...)
connu de l'homme du métier.
On va maintenant décrire à l'appui des figures 5
à 7 un second et un troisième mode de réalisation de l'inven-
tion.
Un second mode de réalisation du générateur de
lumière de l'invention est illustré sur les figures 5 et 6A
à 6D.
Ce générateur de lumière, repéré 100 dans son
ensemble, comporte une enceinte 110.
Cette enceinte ou réflecteur 100 comprend :
- une première portion concave de demi-ellipsoïde
111 à surface réfléchissante ;
- une seconde portion annulaire d'hémisphère 112
également à surface réfléchissante ;
- un tronçon tubulaire de cylindre 113 à surface
réfléchissante coiffant, à partir d'une première de ses
extrémités, une ouverture 114 de la portion annulaire
d'hémisphère 112.
La seconde portion annulaire d'hémisphère 112
coiffe, à partir de sa base et de façon amovible, la première
portion de demi-ellipsoïde 111. Elle est, en outre, centrée
au foyer F'1 (voir figures 6A à 6D) situé dans cette première
portion de demi-ellipsoïde 111 et son axe est confondu avec
le grand axe 116 de l'ellipsoïde défini par cette première
portion de demi-ellipsoïde 111.
L'ouverture 114 au sommet de la seconde portion
annulaire d'hémisphère 112 présente un axe également confondu
avec le grand axe 116.
Le tronçon tubulaire de cylindre 113, quant à
lui, présente une section circulaire et est réalisé d'un seul
tenant avec la seconde portion annulaire d'hémisphère 112.
WO95/10792 ~ 2 2 ~ PCT~R91/01182
23
Son axe est également confondu avec le grand axe 116.
Une lampe 117 à décharge à arc court (environ 5
mm), de type à iodure métallique, est reçue pour partie à
l'intérieur de l'enceinte 110, au travers d'un trou 118 percé
dans le fond de la première portion de demi-ellipsoïde 111,
l'arc de cette lampe étant placé, au moins approximativement,
au premier foyer F'l situé dans cette première portion de
demi-ellipsoïde 111.
La lampe 117 est montée sur une douille 119
alimentée par un câble étanche d'alimentation 120. La douille
119 est montée dans un boîtier étanche 121 comportant un trou
de passage 122 pour le câble d'alimentation 120.
L'étanchéité, au niveau du trou de passage 122,
est assurée par un presse étoupe 123 dans lequel est pris le
lS câble 120, tandis que le boîtier 121 est monté par vissage,
au niveau du trou de passage 118, sur l'enceinte 110,
également de façon étanche, au moyen d'un joint d'étanchéité
124.
A cet égard, la seconde portion annulaire
d'hémisphère 112 est, elle aussi, vissée de façon étanche au
moyen d'un joint d'étanchéité 125, par sa base sur un rebord
annulaire 126 prolongeant la première portion de demi-ellip-
soïde 111.
Les moyens de vissage du boîtier 121 et de la
seconde portion annulaire d'hémisphère 112 sur la première
portion de demi-ellipsoïde 111 n'ont pas été représentés sur
la figure 5, et on notera que ces moyens de vissage peuvent
être remplacés par d'autres moyens, pour autant que l'étan-
chéité soi~ assurée à l'emplacement des surfaces de joint où
se raccordent les différents éléments.
Par ailleurs, l'autre extrémité de l'enceinte 110
est également close de façon étanche, au niveau de la seconde
extrémité du tronçon tubulaire de cylindre 113 par un hublot
127 d'une matière transparente. En l'espèce, ce hublot 127
est constitué d'un bloc de silice 128 collé dans un anneau de
Téflon 129 présentant un rebord annulaire 130 permettant la
2~ 7322~ --
WO95/10792 PCT~R9~/01l82
24
fixation du hublot 127 sur le tronçon tubulaire de cylindre
113.
Le rebord 130 est, ici, vissé sur le tronçon
tubulaire de cylindre 113 (moyens de vissage non représentés
S sur la figure 5), un ~oint d'étanchéité 131 étant disposé
entre le rebord 130 et le tronçon 113.
Le Téflon présente le double avantage de pouvoir
supporter les températures élevées régnant à l'intérieur de
l'enceinte 110 du générateur de lumière 100 et d'éventuelles
différences de dilatation thermique entre le générateur 100
et le bloc de silice 128. Il est entendu que le Téflon peut
être remplacé par tout matériau présentant les mêmes caracté-
ristiques.
On notera également que, le génerateur de lumière
100 ainsi réalisé est entièrement étanche et, de la sorte, ni
les connexions électriques de la lampe 117, ni les surfaces
intérieures réfléchissantes de l'enceinte 110 ne peuvent être
détériorées.
Les différentes parties constitutives de l'en-
ceinte 110 sont en aluminium ou en bronze et sont formées parusinage ou repoussage.
Les surfaces internes de l'enceinte, comme
d'ailleeurs le réflecteur 14B du premier mode de réalisation,
constituant surfaces réfléchissantes sont polies et avanta-
geusement recouvertes d'un revêtement de surface en or,rhodium, nickel, argent ou aluminium afin d'être le plus r-
éfléchissantes possibles dans le spectre du visible et
laisser le plus possible passer les rayons infrarouges.
D'autres matériaux de revêtement peuvent conve-
nir, pour autant qu'ils présentent une longévité suffisanteet soient capables de résister à des températures s'élevant
~usqu'à 300C à l'intérieur du générateur 100.
A titre d'ultime précaution, le revêtement de
surface, notamment lorsqu'il s'agit d'argent ou d'aluminium,
pourra être traité contre la corrosion.
~ WO95110792 217 3 2 ~ ~ PCT~R~4/01182
Les faces supérieure 132 et inférieure 133 du
bloc de silice, respectivement d'entrée du faisceau lumineux
provenant de la lampe 117 et de sortie du générateur de ce
faisceau lumineux, sont polies, la face supérieure 132 étant
destinée à recevoir l'entrée d'une barre optique constituant
un guide de lumière (non représentée sur les figures 5 et 6A
à 6D). A cet effet, l'anneau en Téflon 129 et le bloc de
silice 128 sont dimensionnés et positionnés de telle sorte
que la face inférieure 133 soit, ici, placée au voisinage du
second foyer F' 2 de l'ellipsoïde défini par la première
portion de demi-ellipsoïde 111.
Le hublot 127 constitue donc, ici, les moyens de
positionnement du guide de lumière auprès du second foyer
F' 2 .
Tel que cela sera décrit plus en détail ci après,
le faisceau lumineux généré par la lampe 117 converge vers le
second foyer F' 21 du moins vers une surface limitée entourant
celui-ci, où il rentre dans le guide de lumière par une
extrémité et est transmis par réflexion jusqu'à la sortie du
guide de lumière à son autre extrémité. De là, ce faisceau
pourra être di~fusé au moyen d~un di~useur approprié,
également non représenté sur les figures 5 et 6A à 6D.
De tels guides de lumière et diffuseurs ont
notamment été décrits en référence au premier mode de
réalisation de l'invention et peuvent être mis en oeuvre dans
le cadre du présent mode de réalisation, les adaptations
mineures requises étant à la portée de l'homme du métier.
A cet égard, de façon similaire au générateur
décrit précédemment, le présent générateur peut en outre
comporter un réseau d'ailettes de refroidissement thermique-
ment conductrices disposé autour de l'enceinte 110, ces
ailettes s'étendant radialement depuis l'enceinte jusqu~à un
bouclier thermique comprenant une paroi interne en contact
avec les ailettes et en matériau thermiquement conducteur,
3~ une paroi externe et une couche intermédiaire disposée entre
les parois interne et externe, constituée d'un matériau
WO95/10792 2 1 7322~ PCTtF~tO1182 -
26
thermiquement isolant, les ailettes délimitant des espaces en
communication avec un passage d'air longeant le faisceau
lumineux issu du générateur 100. Ces éléments structurels
n~ont pas été représentés sur les figures 5 et 6A à 6D, et
l'on se référera au premier mode de réalisation pour leur
illustration.
La paroi interne et les ailettes seront en alumi-
nium, la paroi externe étant en aluminium ou en inox, tandis
que la couche intermédiaire sera constituée de tissus de
Kevlar ou d'une toile d'amiante.
En outre, les parois interne et externe seront
des tronçons tubulaires cylindriques, les ailettes de
refroidissement disposées autour de l'enceinte étant solidai-
res de deux anneaux de centrage concentriques à la paroi
interne et venant au contact de cette dernière à l'état
assemblé du générateur, c'est à dire lorsque la seconde
portion annulaire d'hémisphère 112 est montée sur la première
portion de demi-ellipsoïde 111.
Comme déjà indiqué, l'utilisation d'un tel réseau
d~ailettes en combinaison avec un tel bouclier thermique
permet d'évacuer par un flux de convection dans l'axe du
générateur la chaleur produite par ce dernier, en arrêtant la
diffusion radiale de la chaleur. On évite ainsi de chauffer
un pied de candélabre dans lequel le générateur peut être
placé verticalement, dans le cas de la réalisation d'un
ensemble d'éclairage. Tout risque de brûlure par simple
contact avec le pied du candélabre ou l'enveloppe extérieure
du générateur est ainsi écarté.
On va maintenant décrire, à l'appui des figures
6A a 6D qui sont des vues schématiques de la figure 5, les
différentes trajectoires possibles des rayons lumineux issus
de la lampe 117.
Comme on le voit sur la figure 6A, tous les
rayons réfléchis par la portion de demi-ellipsoïde 111 à
surface réfléchissante convergent vers le second foyer F' 2~
du moins vers une surface réduite autour de F' 2~ de l'ellip-
~ W095/l0792 2 ~ 7 3 2 2 ~ PCT~R9~/01182
soïde défini par cette portion et forment avec le grand axe
116 de cet ellipsoïde un angle inférieur ou égal à un angle
~0 -
En dimensionnant la portion de demi-ellipsoïde
111 de telle façon que l'angle ~0 soit égal à la demi-
ouverture numérique d'un guide de lumière que l'on viendrait
à placer au voisinage du second foyer F ' 21 avec son axe
aligné avec le grand axe 116, tous les rayons réfléchis par
cette portion 111 rentrent dans le guide de lumière.
En d'autres termes, on a ainsi uniquement utilisé
la partie utile d'un demi-ellipsoïde, c'est à dire celle qui
ne réfléchit que des rayons lumineux formant un faisceau
utile qui converge vers le second foyer F' 2 avec des rayons
formant un angle inférieur à la demi-ouverture numérique.
lS Pour ramener une partie des autres rayons issus
du foyer F'l également dans ce faisceau utile, la portion de
demi-ellipsoïde 111 est coiffée par une portion annulaire
d'hémisphère à surface réfléchissante 112, dont le position-
nement a été détaillé ci dessus.
Comme montré sur la figure 6B, cette autre partie
des rayons issus du foyer F' 1 est ainsi ré~léchie par cette
seconde portion annulaire d'hémisphère 112 en direction de ce
foyer F'll pour revenir sur la portion utile de première
portion de demi-ellipsoïde 111, qui elle les réfléchira une
seconde fois de la manière décrite en référence à la figure
6A.
On observera encore que la seconde portion
annulaire d'hémisphère est dimensionnée de telle sorte à ne
pas entraver la propagation des rayons lumineux réfléchis par
la première portion de demi-ellipsoïde lll.
Elle est en fait située en dehors du cône
lumineux défini par les rayons limites réfléchis par la
première portion de demi-ellipsoïde 111 et le second foyer
F'
Ce cône présente d'ailleurs un demi-angle au
sommet F' 2 inférieur à l'angle ~0.
WO95/10792 ~1 7 ~ 2 ~ f~ PCT~R9~/0ll82 -
28
Le tronçon tubulaire de cylindre 113 est, lui,
dimensionné de façon à ne pas entraver la trajectoire de tous
les rayons précités.
Comme montré sur la figure 6C, une autre partie
encore des rayons émanant de la lampe 117, c'est à dire
sensiblement du premier foyer F'll sont eux réfléchis par le
tronçon tubulaire de cylindre 113 à surface réfléchissante.
Ils viennent ainsi rejoindre la surface d'entrée
du guide de lumière en formant avec l'axe 116 le même angle
qu'à l'émission, qui pour certains, et même tous si la
seconde portion 112 est dimensionnée en conséquence, est
inférieur ou égal à l'angle ~O.
Les autres rayons parvenant au niveau de la
surface d'entrée du guide de lumière sans réflexion sont
montrés sur la figure 6D. Ils forment aussi avec l'axe 116 un
angle inférieure à ~0.
Ainsi, comme cela se comprend à la vue des
figures 6A à 6D, la quasi totalité des rayons émanant de la
lampe 117 convergent vers le second foyer F' 2 en formant un
angle avec le grand axe 116 inférieur ou égal à l'angle ~0,
soit directement, soit après une ou deux réflexion. Ces
rayons rentreront pratiquement tous dans un guide de lumière
à surface d'entrée ayant une aire voisine de celle de la face
132, la demi-ouverture numérique étant égale à l'angle ~0,
qui serait placé à hauteur du second foyer F' 2 OU légèrement
en retrait en direction du sommet de l'ellipsoïde voisin de
ce dernier foyer, ellipsoïde défini par la première portion
de demi-ellipsoïde 111.
De ce fait, le rendement, tel que défini ci
dessus, du générateur de lumière 100 ainsi réalisé se trouve
être nettement amélioré par rapport à un générateur ne
comportant qu'un réflecteur demi-ellipsoïdal, seule une très
faible quantité de rayons ne rentrant pas dans le guide de
lumière. Selon le rendement requis, on pourra ainsi utiliser
un générateur comportant un simple réflecteur demi-ellipsoï-
dal, ou un générateur tel que celui qui vient d'être décrit
WO9~tlO792 21 ~ ~ 2 2 ~ PCT~R9~tO1182
29
en tant que second mode de réalisation.
En d'autres termes également, la quasi totalité
des rayons lumineux émergent du générateur de lumière ainsi
constitué sous un faible angle d'ouverture, de l'ordre de 40
a 50.
On a utilisé pour ce faire un générateur de
lumière mettant principalement en oeuvre une lampe électrique
disponible dans le commerce et une enceinte réfléchissante.
Une évolution intéressante du générateur de
lumiere décrit a l'appui des figures 5 et 6A à 6D, faisant
l'objet de la présente invention, va maintenant être décrit,
à l'appui de la figure 7 et constitue le troisième mode de
réalisation.
Ce générateur 100' comporte une enceinte 110' qui
comporte :
- une première portion concave de demi-ellipsoïde
111' à surface réfléchissante, et
- une seconde portion annulaire d'hémisphere a
surface réfléchissante 112', reliée par un rebord annulaire
126' a la premiere portion de demi-ellipsoïde lll'et présen-
tant à son sommet une ouverture 114' hermétiquement close par
un hublot en une matiere transparente ;
l'enceinte constituant les parois d'une ampoule scellée.
Cette seconde portion d'hémisphere 112' coiffant
a partir de sa base la portion de demi-ellipsoïde 111~ est
centrée au foyer F"l de cette derniere et présente un axe
confondu avec le grand axe 116' de l'ellipsoïde défini par
cette même portion de demi-ellipsoïde 111'.
L'ouverture 114' au sommet de la seconde portion
d'hémisphere 112' présente un axe également confondu avec le
grand axe 116' et est hermétiquement close au moyen d'une
pastille transparente 127' constituant hublot, de quartz ou
de silice.
L~enceinte 110', exceptée la pastille 127', est
en verre avec un dépôt métallique a l'intérieur de façon a
constituer des surfaces intérieures réfléchissantes.
WO95110792 ~ 7 3 2 2 ~ PCT~101182
Un bulbe avantageusement sphérique 140 et de
dimension réduite, centré au foyer F"l de la première portion
de demi-ellipsoïde 111', enveloppe les extrémités de deux
électrodes 141, 142 de production d'une décharge électrique
et contient les moyens nécessaires à la production d'un arc,
approximativement assimilable à un point au niveau de F"l et
donnant naissance au rayonnement lumineux.
Les deux électrodes 141, 142, noyées dans le
verre constituant l'enceinte 110', passent au travers du fond
réfléchissant de celle ci et sont reçues dans un culot 143
fixé à l'enceinte 110' et permettant l'alimentation des
électrodes soit en courant alternatif, soit en courant
continu, 12 V ou autre. Le reste de l'enceinte est sous vide
ou rempli d'un gaz inerte (azote ...) sous faible pression.
Selon le cas, on pourra mettre en oeuvre des
moyens de production d'un arc donnant naissance à un rayonne-
ment lumineux, connus de l'homme du métier, ou même remplacer
le bulbe sphérique avec son contenu et les électrodes par un
simple filament de production d'un rayonnement lumineux,
relié à ses extrémités au culot 143 et placé dans l'enceinte
110' sous vide ou contenant un gaz sous faible pression.
Grâce à ces dispositions, un générateur de
lumière générant un faisceau lumineux de faible ouverture
angulaire peut être réalisé parfaitement étanche mais surtout
aux dimensions d'une lampe électrique classique que l'on
vient placer directement face au guide de lumière.
En outre, ce générateur 100' ne présente pas les
inconvénients rappelés plus haut et générés par l'utilisation
d'une lampe électrique classique.
A cet égard, on observera notamment que le fond
de l'enceinte 110' est réfléchissant.
On notera également que l'enceinte 110' fait
office de protection externe et que la pastille 127' filtre
les rayons UV.
On pourra, d'une part, utiliser ce générateur
100' pour injecter de la lumière dans un guide de lumière
W095/10792 ~ 7 3 ~ ~ ~ PCT~R91/01182
placé auprès du second foyer F"2 de l'ellipsoïde, défini pour
moitié par la portion de demi-ellipsoïde 111', au moyen d'une
monture appropriée, ou meme sur la face plane de la pastille
127' si une surface d'entrée d'un guide, en forme de disque,
S présente un diamètre voisin du petit axe de la portion de
demi-ellipsoïde lll'ou du diamètre de la pastille 127'.
Ainsi, selon la section du guide de lumière, on
pourra utiliser un générateur tel que ceux faisant l'objet
des premier et second modes de réalisation ou alors un
générateur tel que celui faisant l'objet du troisième mode de
réalisation.
D'autre part, ce générateur 100' pourra également
etre utilisé en tant que lampe électrique générant un
faisceau lumineux directif, étroit.
La réflexion des rayons lumineux est ici bien sur
semblable à celle décrite en référence aux figures 6A à 6D.
Il va de soi que la description qui précède n'a
été proposée qu'à titre d'exemple non limitatif et que de
nombreuses variantes peuvent être proposées par l'homme de
l'art sans sortir du cadre de l'invention.
Dans d'autres modes de réalisation relatifs à ce
générateur de dimensions réduites, les surfaces réfléchissan-
tes pourront être choisies dichroïques réfléchissant dans le
domaine du visible et laissant passer le rayonnement infra-
rouge. La chaleur produite est ainsi évacuée vers l'arrièredu générateur ou lampe.
On pourra également coiffer la seconde portion
annulaire d'hémisphère 112' avec un tronçon tubulaire de
cylindre de façon similaire a ce qui a été décrit en réfé-
rence à la figure 5.
La portion de demi-ellipsoïde 111' peut être
tronquée au niveau de son fond qui sera remplacé par une
hémisphere concave à surface réfléchissante, centrée en F"1
et d~axe confondu avec l'axe 116', si la dimension du bulbe
140 l'exige.
W095/10792 2 ~ 7 ~ 2 2 ~ PCT~R91/01l82 -
32
Selon l'application envisagée, on pourra même
prévoir d'utiliser une enceinte formant les parois d'une
ampoule scellée et ne comportant qu'un demi-ellipsoïde
concave ou une portion de demi-ellipsoïde concave, à surface
réfléchissante, éventuellement pourvue d'une hémisphère à
surface réfléchissante telle que cela vient juste d'être
mentionné.
La pastille 127' peut, elle, être remplacée par
une portion de cylindre d'une matière transparente, une
lentille ou même un objectif.
On pourra aussi munir ce dernier générateur
d~ailettes de refroidissement tel que cela a été décrit pour
les premier et second modes de réalisation.
S~agissant du générateur de lumière décrit en
référence à la figure 5, le hublot pourra être constitué
d'une lentille collée dans l'anneau de Téflon.
Cet anneau de Téflon pourra comporter un rebord
collé directement sur le tronçon tubulaire de cylindre.
L'enceinte pourra aussi être close par une
extrémité d'une barre optique ou un embout maintenant les
extrémités d'un faisceau de fibres optiques, collé dans
l'anneau en Téflon et constituant un guide de lumière, cet
anneau constituant ainsi avantageusement une monture permet-
tant de positionner l'entrée de ce guide de lumière aupres du
second foyer de l'ellipsoïde tel que défini ci dessus.
Cette enceinte peut d'ailleurs être aussi obtenue
par moulage de céramique, permettant de réaliser un état de
surface idéal, la céramique étant recouverte d'un revêtement
métallique.
Selon la constitution du générateur, on pourra
également prévoir une monture additionnelle, constituant
moyens de positionnement, pour positionner le guide de
lumiere au niveau du second foyer de l'ellipsoïde défini par
la portion de demi-ellipsoïde.
Des filtres pourront être appliqués sur l'une ou
les deux faces 132, 133 du bloc de silice afin par exemple de
~ WO95/10792 ~ 17 3 2 2 ll PCT~R94/01182
produire un faisceau de lumière colorée en sortie de généra-
teur ou encore pour renvoyer vers l'intérieur du générateur
le rayonnement infrarouge.
Ces faces pourront aussi être traitées anti-
reflets.
