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Appareil déclairage public.
Pour l'éclairage public, il est connu d'utiliser des appareils d'éclairage équipes d'un ou de plusieurs tubes fluorescents. On a constaté,que les usagers de la route, et en particulier les automobilistes, sont parfois éblouis par les sources lumineuses utilisées dans ces appareils d'éclairage.
D'une façon général, un appareil d'éclairage public est consi- déré comme gênant pour les usagers de la route lorsqu'il émet de la lumière dans des directions formant un angle inférieur à 10 à 15 avec l'horizontale* On pourrait éliminer les propriétés éblouissantes de tels appareils d'éclairage en disposant au- dessus de la source lumineuse un capot pourvu à son extrémité libre' d'un écran dirigé vers le bas, qui devrait alors être dimensionné de façon à éliminer le rayonnement de la lumière dans la zone mentionnée: Cette forme de réalisation présence cependant un
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inconvénient : un tel appareil d'éclairage est assez encombrant, surtout dans le cas où il est équipé de plusieurs sources lumineuses superposées.
L'invention fournit une solution de ce problème qui élimine l'inconvénient mentionné.
L'appareil d'éclairage conforme à l'invention présente la particularité que le tube. à déchargecylindrique, de forme allongée, coopère, comme source lumineuse, avec une lentille cylindrique convexe dont la ligne focale est approximativement hozizontale, tout comme celle de la source,lumineuse. Cette lentille est disposée par rapport à la source lumineuse de façon que, dans'des sections perpendiculaires à la ligne focale de la lentille,, la distance entre la partie inférieure de la source lumineuse et le centre optique de la-lentille soit approxima- tivement égale à la distance focale de la lentille dans cette section et, également considéré dans ladite section, la droite qui touche approximativement la partie inférieure de la source lumi- neuse et qui passe par le centre optique de la lentille forme un angle de 10 à 30 avec l'horizontale.
Pour le reste, l'axe optique de la lentille coïncide de préférence avec ladite tangente.
La partie luminescente des sources lumineuses utilisées dans l'appareil d'éclairage'conforme à l'invention a un diamètre qui est approximativement égal au diamètre de l'ampoule de cette ' source lumineuse. C'est ainsi que, dans un tube fluorescent, la paroi de l'ampoule du tube fait office de source lumineuse. Dans une lampe à décharge dans la vapeur de sodium à basse pression, le côté extérieur de la décharge se trouve à proximité immédiate du côté inférieur de l'ampoule. Donc, en ce qui concerne la forme de la source lumineuse proprement dite, ces sources diffèrent totalement d'une lampe à incandescence à ampoule claire, dans laquelle un filament est tendu dans la direction longitudinale.
En effet, dans cette dernière source lumineuse, l'organe lumi- nescent n'est pas cylindrique mais linéaire.'
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Les sources lumineuses cylindriques conviennent parti- culièrement bien à l'application envisagée, parce que, pour ajsster ce genre de sources lumineuses dans l'appareil d'éclairage, il suffit d'amener rigoureusement en place l'une des surfaces de la paroi de l'ampoule et d'utiliser donc celle-ci comme moyen de réglage.
Par suite du fait, que dans l'appareil d'éclairage con- forme à l'invention, dans des sections perpendiculaires à la ligne focale, la droite touchant approximativement la partie inférieure de la source lumineuse et passant par le centre optique de la lentille forme un angle de 10 à 30 avec l'horizontale (suivant l'angle où doit se trouver la limite clair-obscur) il est possible de réaliser l'appareil d'éclairage conforme à 'J'invention, qui par lui-même est extrêmement simple, d'une manière telle qu'il ne provoque pas l'éblouissement des usagers de la route. Dans cet appareil d'éclairage, il se produit un passage net et brusque de la lumière à l'obscurité, par suite de l'angle prédéterminé, une circonstance qui rend cet appareil d'éclairage particulièrement propre à l'éclairage public.
Bien que cela ne soit pas indispensable pour assurer un bon fonctionnement de l'appareil d'éclairage, il est désirable, pour obtenir un fonctionnement optimum de la'lentille, que la droite passant par le centre optique et,pratiquement tangente à la partie inférieure' de la source lumineuse correspondante, le tout considéré dans des sections perpendiculaires à la ligne focale de la lentille, coïncide avec l'axe optique de cette lentille. Dans une autre forme de réalisation avantageuse de l'appareil d'éclairage confor- me à l'invention, on a disposé, de chaque côté de la source .., lumineuse, une telle lentille convexe cylindrique. On obtient ainsi un appareil d'éclairage très simple et peu encombrant qui rayonne de la lumière vers les deux côtés, sans être éblouissant dans le sens précité.
Lorsque, par exemple par suite de la hauteur de suspen-
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sion ou (le .la q<ififit,it6 du lumière pro(1d.tû j.nr les snurcps i,i-t1-
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neuses, on constate qu'il ne suffit pas d'une seule source lumi- neuse par appareil d'éclairage, suivant une autre forme de réali- sation avantageuse de l'invention, on peut agencer cet appareil d'éclairage, d'une manière très simple, pour un certain nombre de sources lumineuses cylindriques allongées disposées, pratiquement dans des plans horizontaux, l'une au-dessous de l'autre.
,Dans cette forme de réalisation, dans laquelle chaque source lumineuse est conjuguée avec une lentille ou avec deux lentilles disposées de part et d'autre de la source lumineuse, lentilles qui sont con- vexes cylindriques dans des sections perpendiculaires à la direc- tion longitudinale des sources lumineuses, l'angle dont le sommet se trouve au centre optique d'une lentille quelconque et dont les côtés sont formés par les tangentes aux parties en regard des sections de deux sources lumineuses voisines est d'au moins 10 . De ce fait, bien que chaque source lumi- neuse sera conjuguée non seulement avec la lentille correspon- dante mais également avec lés lentilles voisines, la lumière concentrée provenant de cette source lumineuse par l'intermédiaire de ces lentilles voisines n'exercera pas d'effet éblouissant.
Ce résultat peut s'obtenir sans prévoir, dans l'appareil d'éclai- rage, des cloisons,-pour masquer certains rayons lumineux.
. Dans les appareils;d'éclairage comportant plusieurs sour- ces lumineuses cylindriques superposées, il est d'usage d'entourer l'ensemble de toutes ces sources lumineuses d'une enveloppe trans- lucide, par exemple constituée par une matière synthétique, éven-, tuellement par du verre. Un choix judicieux de la forme des matri- ces, servant à la fabrication d'une telle enveloppe, permet de faire en sorte que, pendant la fabrication d'une telle enveloppe, on y prévoit en même temps les lentilles convexes cylindriques.
La description du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention
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peut être réalisée, les particularités qui ressortent tant du texte que du dessin faisant, bien entendu, partie de l'invention.
Les figs. 1 et 2 représentent deux possibilités de montage d'une source lumineuse cylindrique allongée, par rapport à une lentille cylindrique convexe correspondante, le tout dans une section perpendiculaire à la,ligne focale de cette lentille et perpendiculaire à la direction longitudinale de la source lumi- neuse.
La Fig. 3 est une coupe d'un appareil d'éclairage équipé de trois sources lumineuses cylindriques allongées super- posées dans lequel l'enveloppe translucide de l'appareil d'éclaira- ge comporte des lentilles cylindriques.
La fig. 4 montre l'appareil d'éclairage complet tel qu'il est perçu par l'usager de la route qui regarde dans la direc- tion longitudinale de la route.
La fig. 5 représente une forme de réalisation de l'appa- reil d'éclairage conforme à l'invention, dans laquelle on utilise comme source lumineuse une lampe à décharge dans la vapeur de sodium à basse pression, source lumineuse qui est entourée non seulement de l'ampoule extérieure, mais encore de deux autres ampoules, et dans l'enceinte comprise entre ces deux dernières ampoules, on a pratiqué partiellement le vide afin d'obtenir le bon effet d'isolement thermique de la source lumineuse par rapport à l'atmosphère.
La fig. 6 'représente schématiquement lemontage d'une source lumineuse constituée par un tube fluorescent, et de la lentille correspondante, l'ampoule de ce tube fluorescent étant réalisée, à sa partie inférieure, d'une manière telle, qu'en régime, cette partie a une luminance plus élevée que le reste de l'ampoule.
Sur la fig. 1, la section transversale d'un tube fluorescent dont la surface extérieure de l'ampoule fait office
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d'organe luminescent est indiquée par 1. Cette source lumineuse est conjuguée avec une lentille cylindrique 2, représentée par une droite. La ligne focale de cette lentille 2 coupe en A le plan du dessin; elle s'étend parallèlement à la direction longitudinale de la source lumineuse 1. Dans la position d'utilisation de l'ap- pareil d'éclairage, cette ligne focale et la source lumineuse 1 occupent toutes deux la position horizontale. L'axe B-C est l'axe optique de la section de lentille suivant le plan du , dessin ; en D se trouve le centre optique de cette section de la lentille 2.
La source lumineuse est disposée, par rapport à la lentille 2, d'une manière telle que la tangente E-F à la partie inférieure de la source lumineuse 1 et passant par le centre optique D de la section dessinée, de la lentille 2 forme, avec l'axe optique horizontal B-C de .la lentille 2, un angle a qui est ici de 15 . De plus, le point de tangence G de la droite E-F et de la surface extérieure de la source lumineuse 1 se trouve à une distance p du centre optique D de la lentille 2; cette distance p est, approximativement du moins, égale à la distance focale f de la section de la lentille 2. Par suite de ce montage, sous l'effet de la lentille 2, la partie inférieure de la source lumineuse 1, tel:le qu'indiquée par les rayons lumi- neux I et II, produira un faisceau lumineux qui est approximati- vement parallèle à la droite E-F.
Des parties situées plus haut - - de la source lumineuse émettront des rayons lumineux qui, après le passage dans la lentille 2, sont groupés en un faisceau lu- mineux dont la direction principale forme toujours avec l'horizon- tale des angles plus grands que l'angle indiqué a. Le tout est illustré sur la fig. 1, à l'aide du rayon lumineux III. Le mon- tage représenté fait donc en sorte qu'il se produise une cou- pure très nette de la lumière rayonnée sous un angle a,qui est donc ici de 15 , de sorte que cet appareil d'éclairage sera anti-éblouissant.
La fig. 2 représente un montage analogue. La source lumineuse 3 y est conjuguée avec une lentille cylindrique convexe
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4, dont, dans cette forme de réalisation, l'axe optique H-J coincide avec la tangente à la partie inférieure K de la source lumineuse 3 et passant par le centre optique L de cette lentille
4. Ici aussi, la droite K-L forme un angle b de 15 ' avec l'horizon- tale M-N. De plus, dans cette forme de réalisation, la partie in- férieure de la source lumineuse 3 fournit un faisceau lumineux parallèle, concentré par la lentille 4, comme le montrent les tra- jets des rayons lumineux V et IV. Ceci résulte du fait que la dis- tance K-L est égale à la distance focale de la lentille 4.
Com- parativement à la forme de réalisation représentée sur la fig. 1, dans la fig. 2, la lumière provenant de la partie située plus haut de la source lumineuse 3, sortira sous des angles plus aigus avec l'horizontale de la lentille 4. Ceci peut se déduire du trajet du rayon lumineux VII. Dans ce montage se produit,' également sous un angle de 15 avec l'horizontale, un très brusque passage entre la clarté et l'obscurité. De ce fait, cet appareil d'éclairage présente également d'excellentes propriétés anti-éblouissantes.
Les figs. 1 et 2 montrent en outre que la source lumi- neuse cylindrique se"prête particulièrement bien au but envisagé.
Lorsque la source;.lumineuse est formée, par exemple, par un tube fluorescent ou par un tube '( décharge dans la vapeur de sodium à basse pression, on peut amener le côté inférieur de l'ampoule de la source lumineuse rigoureusement en place par rapport à la li- gne E-F, respectivement H-J, ce qui constitue une condition pour obtenir, pour un angle prescrit, le passage brusque désiré de la clarté à l'obscurité. Peu impprte, comme le montrent les figs. 1 et 2, les droites E-F, respectivement H-J touchent la périphérie du cercle 1 respectivement 3, ou bien qu'elles passent par le point inférieur du cercle. De plus, dans la pratique, le fait que l'on règle cette droite sur le côté extérieur ou sur le coté intérieur de la paroi de l'ampoule de la source lumineuse
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a peu d'influence.
Toutefois, il importe que, dans la direction longitudinale, l'ampoule de la source lumineuse et la ligne focale de la lentille cylindrique soient toutes deux rectilignes.¯La condition imposée serait en effet difficilement réalisable si la source lumineuse était constituée par une lampe à incandescence tubulaire à ampoule claire, dans ce cas, il faudrait placer à l'endroit de la ligne focale de la fig. 2 le côté inférieur du filament. En effet, pendant le fonctionnement de la lampe, un tel filament se déforme et s'affaisse quelque peu. De ce fait, l'émission de rayons lumineux s'effectue à l'intérieur de l'angle b de la fig. 2 qui, en ce qui concerne l'éblouissement, constitue l'angle critique.
Dans la forme de réalisation représentée sur la fig. car, l'appareil d'éclairage comporte trois sources lumineuses horizontales superposées 10, 11 et-12. Elles sont maintenues dans cette position par le châssis 12 représenté schématiquement, qui porte également l'appareillage auxiliaire électrique corres- pondant. Ce châssis lui-même est porté par un couvercle 14 lorsque les réflecteurs 15 et 16 sont fixés. Contre les bri- des 17 et. 18 que comportent.les réflecteurs 15 et 16 on a fixé, à l'aide de vis non représentées, l'enveloppe transparente 19 en une matière synthétique,'éventuellement en verre.
Cet appareil d'éclairage, qui 3, éclairer une route suivant les deux directions principales, porte, sur l'enveloppe transparente 19, les lentilles cylindriques est destiné à 10a, et 12a et 11a 10b, llb et 12b. Lorsqu'on considère le fonctionnement de la lentille 12d, par rapport à la source lumineuse 12, on constate que, de la manière indiquée sur la fig. 2, l'axe optique 0-P passant par le centre optique Q de la lentille 12d, coïncide avec la tangente R-Q à la partie inférieure de la source lumineuse 12, tangente R-Q qui forme un angle c. de 10 avec l'horizontale S-T.
Ceci implique que la lumière rayonnée par la partie inférieure R de
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la source lumineuse, après avoir été concentrée par la lentllle
12d, est déformée en un faisceau parallèle, dont deux rayons
VIII etIX sont représentés sur le dessin, le tout dans l'hypo- thèse que la distance R-Q est égale, du moins approximativement, à la distance focale de la lentille 12d. De manière analogue, les parties inférieures des sources lumineuses, 10 et 11 émettent, après concentration par les lentilles 10b et llb, des faisceaux lumineux parallèles (dont quelques rayons sont indiqués par X et XI, respectivement XII et XIII sur le dessin).
Un effet analogue s'obtient par la présence des lentilles 10a, lla et llb., Il va de soi, que les axes de ces faisceaux formant tous un angle c. de 10 avec l'horizontale, l'appareil d'éclairage représenté sur le dessin ne peut pas provoquer d'éblouissement.
Comme le montre la fig. 3, il se peut que des rayons lumineux des sources lumineuses 12 et 11 parviennent sur les lentilles placées plus haut 11b et 10b, De ce fait, les rayons lumineux dirigés vers le haut peuvent sortir de l'appareild'éclai- rage. Ces rayons lumineux, dont certains sont indiqués par XIV et XV respectivement XVI et XVII. ne provoquent cependant pas d'éblouissement, 'car cet appareil d'éclairage se trouve toujours à quelques mètres au-dessus de la surface de la route, donc au-dessus du niveau deµµfeux, de sorte que de tels rayons lumineux, dirigés vers le haut, ne peuvent jamais atteindre l'oeil de l'usager de la route.
La condition nécessaire pour atteindre ce but, est que, comme il est indiqué pour la lentille 11b, les tangentes, passant par le milieu optique U, aux parties disposées en regard des sources .lumineuses voisines 11 et 12, donc les droites U-V et U-W, forment un angle d qui soit au moins égal à l'angle c c'est-à-dire 10 .
Comme le montre cette figure, l'invention fournit la possibilité de réaliser un appareil d'éclairage non-éblouissant
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de très petites dimensions. C'est ainsi que lorsque le diamètre e des sources lumineuses est de 40 mni.et que la distance focale
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des lentilles 10a, lOb, lla, 11' et 12a, ,12b est de 80 , on obtient un appareil d'éclairage dont la haueteur de l'enveloppe
19 est d'environ 200 mm et la largeur également de 200 mm.
La fig. 4,représente,un tel appareil d'éclairage; les lentilles cylindriques convexes, sont indiquées par 20, 21 et
22 et le couvercle par 23. Ce couvercle.est fixé à l'aide du bras
24 à un pylône 25. La longueur de l'appareil d'éclairage dépend de la longueur des sources lumineuses utilisées; dans le cas envisagé, cette longueur est d'environ 1 m.
Dans la forme de réalisation de l'appareil d'éclairage représenté sur le fig. 3, il n'est pàs absolument indispensable que,les bords des lentilles se touchent. Entre,ces bords peuvent éventuellement se trouver des parties droites lisses, trans- parentes ou non. De' plus, dans la forme de réalisation représentée ,sur le dessin, les lentilles sont planes convexes ; elles peuvent également être bi-convexes et éventuellement être constituées par des lentilles de Fresnel.',
Dans la forme de réalisation représentée sur la fig. 5 on utilise comme:- source lumineuse, un tube à décharge dans la vapeur de sodium-à basse'pression 30. La génératrice inférieure, indiquée par 31 est.horizontale; cette génératrice est disposée suivant les lignes focales, également horizontales et coïncidentes des lentilles cylindriques convexes 32 et 33.
La partie inférieure de la source lumineuse produit donc ici également des faisceaux lumineux parallèles, comme le .montrent les rayons lumineux XX,XXI, XXII et XXIII. La direction principale de ces faisceaux .forme un angle g avec l'horizontale; en effet, les axes optiques des sections, suivant le plan du dessin, des lentilles 32 et 33, sont disposés sous cet angle avec l'horizontale. La source lumi- neuse et les enveloppes de verre, qui seront décrite par la suite,
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ainsi que l'appareillage auxiliaire non représenté sur le dessin, sont portés par un châssis 34 qui, à son tour, est fixé au couvercle 35. Ce couvercle comporte des saillies en forme de crochets 36 et 37, auxquelles sont suspendues les lentilles 32 et-
33.
La source lumineuse -50 est entourée d'une ampoule extérieure 38; l'espace compris entre ceux deux ampoules est rempli, par exemple, d'azote. A son tour, l'ampoule 38 est en- tourée d'une gaine à double paroi, dans laquelle règne le vide, gaine dont les parois sont indiquées par 39 et 40.
Le dessin montre que l'on peut obtenir ainsi, même pour les tubes à décharge dans la vapeur de sodium à basse pression, un appareil d'éclairage de petites dimensions. Ces dimensions sont en effet plus petites que dans le cas où l'on désire réaliser un appareil d'éclairage, à même distribution lumineuse et à mêmes sources lumineuses, sous forme d'appareil d'éclairage à réflexion spéculaire. Le tube à décharge dans la vapeur de sodium à basse pression présente en effet la parti- cularité que les rayons lumineux qui parviennent dans la décharge produite par ce tube sont absorbés par cette décharge.
Donc, si l'appareil d'éclairage destiné à une telle source lumineuse était réalisé sous forme d'appareil d'éclairage à miroir, dont les miroirs sont disposés de façon que la lumière incidente est réfléchie dans des directions qui se trouvent au-delà de la source lumineuse, il faudra tenir compte, dans la construction d'un tel appareil d'éclairage que la lumière doit être réfléchie le long de la source lumineuse et non à travers la source lumineuse. De ce fait, les appareils d'éclai- rage à miroirs construits daprès ces directives, pour ce genre de sources lumineuses, sont volumineux, en tout cas plus encombrants que l'appareil d'éclairage représenté sur la fig. 5.
De plus, l'appareil d'éclairage représenté offre l'avantage qu'il;
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se produit peu de réflexion de la lumière sur les enveloppes de ver- re entourant la source lumineuse.
En principe, le montage, représenté sur la fig. 6, de la source lumineuse 45 constituée par un tube fluorescent, par rapport à la lentille cylindrique convexe 46, correspond à celui représenté sur là fig., 2. Dans ce.montage aussi, l'axe ..... optique AA-BB est tangent à la source lumineuse au point CC; dans le cas envisagé, il est tangent à la surface intérieure de l'ampoule de la source lumineuse 45, côté intérieur qui fait office de support pour la couche fluorescente 48, qui est repré- sentée avec une épaisseur exagérée sur'le dessin. A l'endroit du point CC, se-trouve également le foyer de la section de la lentille cylindrique convexe 46 représentée sur la fig. 6.
Le côté intérieur de l'ampoule 47 est recouvert non seulement de la couche fluorescente continue 48, mais, dans l'angle central s., d'une seconde,couche fluorescente 49. De ce fait, la partie DD-EE, mesurée sur l'angle central t, n'est recouverte que d'une seule épaisseur de couche de matière fluorescente. L'ampoule du tu- be comporte, sur toute sa longueur, une bande dont la luminance est plus grande que celle, du reste de la surface de l'ampoule. Dans la section représentée du tube, la partie DD-EE a donc une plus grande luminance que.la partie de la périphérie du tube sous- tendue par l'angle au sommet s.
Lorsqu'on considère des points tels que FF et GG de la surfàce de la lentille 46, on constate que ces points recoivent'de la lumière sous les angles v et w du tube 45 et qu'ils concentrent cette lumière dans les angles x et y.
La lumière que les points FF et GG reçoivent dans les angles v' et w', et provenant de la partie DD - CC à grande luminance de l'ampoule, a une plus grande intensité que la lumière reçue par ces points dans les angles v" et w". De ce fait, les angles dans lesquels ces points concentrent la lumière, donc les angles x et y, comportent des parties x' et y' à plus grande intensité
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lumineuse, que les angles partiels restants x" et y".
La partie la plus brillante de l'enveloppe du tube fluorescent se trouvant à proximité 'du foyer CC de la lentille 46 dans les angles x et y, les parties à plus grande intensité lumineuse (x' et y') se trouvent, au-dessus, de sorte que ce sont précisément les parties de la sur- face routière à éclairer les'plus éloignées de la source lumineuse, ' qui sont éclairées avec la plus grande intensité lumineuse.
De la fig. 6, il résulte également que le résultat n'est pratiquement pas influencé par le fait que les axes optiques Aa BB et HH- JJ, ces derniers correspondant à la lentille 50, passent exactement par le point le plus bas CC de la source lumineuse 45 ou bien, qu'ils touchent le coté extérieur ou le côté intérieur de l'ampoule 47 du tube fluorescent.