<Desc/Clms Page number 1>
L'invention est,relative à un dispositif pour l'éclairage axial ou latéral, symétrique ou dis symétrique, de surfaces rectangulaires oblongues, plus particulièrement pour l'éclairage des voies publiques.
Les dispositifs d'éclairage de voies publiques existants compor- tent en règle générale un système catoptrique, dioptrique ou catadioptrique dessiné et calculé en fonction des données géométriques et photométriques du cas d'espèce à résoudre, de sorte que le réflecteur ou l'optique de l'ap- pareil ne convient que pour la destination particulière en vue de laquelle il a été conçu.
L'invention a pour but de réaliser des dispositifs simples, robus- tes et efficaces, susceptibles d'être réglés sur place en tenant compte des problèmes nés de l'implantation obligée des lampadaires ou supports, des di- mensions et proportions et du profil en plan et en coupe verticale de la sur- face à éclairer et de la répartition désirée du flux lumineux.
L'appareil d'éclairage suivant l'invention comprend essentielle- ment un support pour la source lumineuse et un système optique (catoptri- que, dioptrique ou fonctionnant à la fois par réflexion et par réfraction) pour diriger et répartir le flux lumineux obliquemment par rapport au support, suivant la courbe de répartition désirée dudit flux, ce système optique étant orientable autour d'un axe de rotation distinct de l'axe optiuedu système optique.
On comprend facilement que cette disposition permet, à l'aide d'un même modèle d'appareil, d'assurer l'éclairage convenable de surfaces de formes irrégulières, soit en plan, soit en coupe verticale, que l'appareil soit disposé axialement ou plus ou moins déporté latéralement.
En général, pour obtenir le rendement lumineux maximum, l'appareil comprend deux systèmes optiques (catoptriques, dioptriques ou les deux) dis- posés symétriquement par rapport au plan de symétrie du support, dans lequel est disposée la source lumineuse, ces deux systèmes optiques étant orienta- bles simultanément et/ou séparément autour d'un axe de rotation avec lequel les axes optiques des systèmes optiques orientables font un angle détermi @
Au dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple s - la Fig. 1 est un schéma en perspective des conditions géométri- ques d'éclairage d'une surface rectangulaire, l'appareil d'éclairage surplom- bant l'un des axes de symétrie de la surface;
- la Fig. 2 est un schéma des'conditions d'éclairage de la surfa- ce dans un plan vertical ,- la Fig. 3 est un diagramme de répartition des intensités lumi- neuses permettant un éclairage correct de cette surface ; - la Fig. 4 est un schéma analogue à la Fig. 1, montrant l'effet d'un décalage latéral de la source par rapport à l'axe de la chaussée ; - la Fig. 5 est un diagramme analogue à la Fig. 3, montrant une répartition des intensités lumineuses permettant un éclairage correct avec la disposition de la Fig. 4.; - la Fig. 6 est un schéma d'un appareil d'éclairage suivant l'in- vention permettant de réaliser Les éclairages précédents ; - la Fig. 7 est un schéma analogueàlafig.4,montrant les conditions à réaliser pour l'éclairage latéral d'une voie en courbe ;
, - la Fig. 8 est un schéma analogue àlafig.6,d'unappareil à deuxopti- ques symétriques, permettant un éclairage correct avec la disposition de la Fig. 7,- la Fig. 9 et 10 sont respectivement une coupe axiale et une vue de face à plus grande échelle d'un appareil fonctionnant à la fois par réfle- xion et par réfraction ; - les Fig. 11 et 12 sont des vues analogues aux Fig. 9 et 10, res- pectivement d'un appareil dioptrique; - la Fig. 13 montre une variante de réalisation du support ; - la Fig. 14 montre l'appareil monté en candélabre et
<Desc/Clms Page number 2>
-les Fig. 15 à 18 montrent l'appareil monté en applique, suivant diverses formes de réalisation.
La Fig. 1 montre une source lumineuse S, surplombant un axe de symétrie XY d'une ssurface rectangulaire à éclairer, par exemple une place ABCD, au droit d'un des côtés BC.
Le problème consiste à réaliser, soit un éclairement uniforme, c'est-à-dire une répartition uniforme du flux par unité de surface, soit une -luminance constante,, c'st-à-dire un éclairement tenant compte du pou- voir réflecteur de la surface dans la direction considérée suivant le critè- re adopté, avec un écartement économique des appareils, par exemple un espa- cement égal à 3 à 6 fois la hauteur au-dessus du sol.
Si l'on considère la coupe :verticale suivant XY (Fig. 2) on voit que l'angle au sommet du faisceau lumineux reçu par une surface élémentaire MM' et NN' dépend de l'éloignement de celle-ci par rapport à la source. Pour éclairer correctement une telle surface, la densité du flux lumineux émis, c'est-à-dire l'intensité lumineuse, doit varier dans les diverses, directions émanant de la source S et la courbe dite "isocandélas" représentant la pro- jection sur un plan vertical perpendiculaire XY, dans le voisinage de la sour- ce, du solide photométique, a la forme représentée à la Fig. 3.
On comprend, par analogie avec une carte géographique en courbes de niveau, que l'intensité maximum doit se situer à l'intérieur de la courbe centrale e, l'intensité diminuant progressivement dans toutes les directions à partir de cette zone centrale. L'intensité maximum correspondant à cette zone centrale est émise (Fig. 1) suivant SE et devrait se maintenir sensible- ment à la même valeur à l'intérieur du triangle plan SAD, notamment suivant SA et SD, correspondant à peu près aux points a et d de la courbe de la Fig.3.
En réalité cette constance de l'intensité n'existe à la Fig. 3 que dans la région a'd'et la courbe de la Fig. 3 ne constitue qu'une solution approchée mais cependant satisfaisante du problème à résoudre.
La partie efficace du flux étant comprise à l'intérieur du trian- gle sad dé la Fig. 3, toute la fraction du flux se trouvant à l'extérieur de ce triangle forme un éclairage d'ambiance, dont l'existence, notamment pour l'éclairage des voies publiques, est loin d'être inutile. Cette fraction ne doit pas cependant être trop grande, notamment au-dessus du plan SAD de la Fig. 1, pour éviter l'éblomissement des utilisateurs, compte tenu de la hauteur de la source au-dessus du sol et de l'espacement des appareils, et aussi pour obtenir le rendement lumineux optimum. Pratiquement l'angle fait par la direction de l'émission du flux de densité maximum avec la perpendi- culaire à l'aire à éclairer menée de l'appareil varie entre 55 et 75 .
Cette direction correspondant à l'intensité maximum doit coïncider avec l'a- xe optique de l'appareil d'éclairage.
Si la source S, au lieu de surplomber l'axe de symétrie XY, est décalée latéralement (Fig. 4) et surplombe une parallèle X'Y' à l'axe, les conditions de répartition du flux se trouvent modifiées. Il en résulte que la forme du réflecteur ou de l'optique (dioptrique, catoptrique ou les deux) associée à la source S devrait être modifiée chaque fois que l'implan- tation de la source par rapport à la surface à éclairer est elle-même modi- fiée.
L'invention repose sur cette constatation qu'un éclairement satis- faisant de la surface ABCD peut encore être réalisé pour la nouvelle posi- tion S' de la source (Fig. 4) si la nouvelle courbe de répartition du flux est déduite de celle de la Fig. 3 par une rotation d'un angle convenable autour du centre s. On obtient ainsi la courbe de la Fig. 5, de centre s'.
La rotation doit être égale à la différence des obliquités des droites S'B, S'C par rapport à la verticale S'H.
<Desc/Clms Page number 3>
Le dispositif schématique de la Fige 6 permet de réaliser ce ré- gla-ge du flux lumineux. Il comprend essentiellement un support 1 pour la source lumineuse 2, et un système optique 4 pour diriger et répartir le flux lumineux obliquement par rapport au support, suivant la courbe de ré- partition de la Fig. 3, l'optique 4 étant orientable autour d'un axe de ro- tation T-T, distinct de l'axe optique Z-Z' du système optique.
Dans cet exemple, l'optique 4 est un système à la fois réfléchis- sant et réfractant, comprenant une verrerie de galbe approprié pourvue exté- rieurement de prismes annulaires ou parallèles et argentée sur toute sa sur- face (l'argenture étant figurée par un pointillé), un réflecteur approprié
4' étant disposé du côté opposé pour renvoyer sur l'optique 4 les rayons in- cidents venant de la source, ce réflecteur étant transparent vers le bas pour permettre la sortie du flux lumineux utiles.
En réalité, tout ce qui vienttd'âtre dit s'appliquerait aussi bien à l'éclairage d'un second rectangle A'BCD', symétrique de ABCD par rap- port à BC (Fig. 1 à 4) et on comprend aisément qu'un appareil tel que celui de la Fig. 6, comprenant deux optiques 3, 3', symétriques par rapport à la source (Figo 8) émettra à travers chacune de ces optiques 3,3' un flux ayant la répartition figurée par le diagramme de la Fig. 3, la rotation de tout l'ensemble autour de l'axe T-Tl entraînant la rotation des courbes de répar- tition du flux comme indiqué à la Fig. 5, pour l'éclairage latéral schémati- sé à la Fig. 4.
L'appareil peut encore être perfectionné de façon à résoudre le problème plus compliqué de l'éclairage d'une voie en courbe, comme celle à la Fig. 7, où la source S se trouve à cheval sur deux rectangles non ali- gnés ABCD et BCFG. Moyennant un nouvelle rotation de l'une des optiques 3 ou 3' autour de l'axe TT1, oblique par rapport à son axe Z-Z' ou Z1Z';1, on peut orienter la courbe de répartition du flux (Figo 5) de façon à obtenir un éclairement pratiquement très satisfaisant du rectangle BCFG ( à condition bien entendu que l'angle des directions X'Y"X" ne soit pas excessif).
La rotation indépendante des verreries 3,3' peut être réalisée facilement à l'intérieur de deux feuillures appartenant à un anneau 5, pou- vant lui-même tourner à 1 intérieur du support annulaire 1, comme décrit plus en détail ci-après.
D'après ce qui précède, on voit que l'appareil d'éclairage suivant l'invention se prête particulièrement bien à l'éclairage public, lorsqu'il s'agit déclairer une surface longue et étroite correspondant à la chaussée et aux trotoirs. Toute la partie du flux lumineux tombant en dehors de l'aire ainsi délimitée est perdue pour l'éclairage proprement dit mais sert à créer une ambiance. D'une façon plus précise, le flux utilisé est celui qui est é- mis à l'intérieur d'un dièdre ayant comme arête une droite parallèle à la direction de la voie et dont les plans passent sur les côtés de la rue.
De plus, le flux peut être réparti sur la surface de la rue suivant une certai- ne loi, de façon à permettre de percevoir au mieux les obstacles, en tenant compte des propriétés de réflexion de la chaussée et des caractéristiques de la source lumineuse (dimensions géométriques et lumineuses).
La présente invention¯permet de réaliser un éclairage satisfai- sant à l'aide d'un nombre restreint de modèles, pour des largeurs de rues, hauteurs de suspension et implantations variables, en utilisant des sources dont les dimensions sont,soit proches du point lumineux comme les lampes à incandescence, soit de foome rectiligne mais petites, comme les lampes à vapeur de mercure, soit de forme à peu près sphérique ou torique, mais sensi- blement centrées autour d'un point, comme les lampes à vapeur de mercure flu- orescentes, à l'exclusion des sources fluorescentes linéaires, comme les lam- pes ordinaires du commerce.
<Desc/Clms Page number 4>
Comme on l'a vu, le système optique peut être constitué par un élément réfléchissant de forme circulaire, dont la partie inférieure est transparente et la partie supérieure, argentée et jouant le rôle de miroir, peut être pourvue de prismes ou de cannelures, pour assurer la répartition désirée du flux lumineux.
Lorsque la partie optique destinée à envoyer le flux lumineux sur la chaussée est un système dioptrique, il est constitué de préférence par deux doublets symétriques formés chacun de deux éléments réfractants, l'axe optique de chaque double étant orienté dans la direction où l'on désire ob- tenir le maximum d'éclairement. Dans tous les cas, les systèmes optiques sont susceptibles de tourner individuellement ou en bloc autour d'un axe horizon- tal passant par la source lumineuse, supposée fixe. Dans cette rotation, l'a- xe optique du système optique décrit un cène, ce qui permet de le diriger dans la direction voulue.
La partie intermédiaire servant de support aux deux systèmes op- tiques -peut soit faire copps avec eux, soit en être indépendante. Elle est, dans le premier cas en verre et peut, dans le second, être en verre ou en métal.
Les Fig. 9 et 10 montrent à titre d'exemple un mode de réalisa- tion d'un appareil fonctionnant par réflexion et par réfraction, du type de celui de la Fig. 8 et on y retrouve la source lumineuse 2, les verreries 3, 3' et 1'anneau-support 5. Les verreries comportent un rebord circulaire plan 6, pris dans un joint protecteur 7 de section en U, maintenu de place en place au moyen de pattes 8, contre un cercle 9, grâce à des vis 10 vis- sées dans des bossages 11 de ce cercle. Celui-ci est fixé contre l'anneau 5 au moyen de vis 12. En desserrant celles-ci, on libère en partie-les ver- reries que l'on peut faire tourner par rapport au support.--Un joint d'étan- chéité 13 empêche l'accès de l'humidité à l'intérieur.
Chaque verrerie comprend une calotte sphérique de centre géométri- que J, se raccordant par un congé 14 à une surface plane ou courbe 15. Le centre S de la source lumineuse se trouve sur la perpendiculaire T-T au plan de symétrie de l'appareil. Cette perpendiculaire passe par le centre 0 du rebord circulaire 6, ou au voisinage de celui-ci. Si l'on mène la droi- te JS, elle rencontre la verrerie au point K et S est à peu près au milieu de la distance JK, qui représente le rayon de la calotte sphérique. De ce fait, le point S est voisin du foyer du miroir argenté et les rayons centraux émanant de S sont réfléchis parallèlement à JSK, comme le montre le trajet SMP.
Cette directien JSK, ou MP, est celle correspondant à la densité maxi- mul du flux (zone a' ed' à la Fig. 3). La surface extérieure est rendue ré- fléchissante, par exemple par argenture, dans sa majeure partie, sauf toute- fois dans la région située au-dessoasdu plan horizontal RR passant sensible- ment par l'intersection du profil de la verrerie 3 avec le rayon JSK, de façon à permettre la sortie du faisceau de rayons parallèles représentant le flux maximum.
La lumière émise par la source 2 à l'intérieur du cône de sommet S, dont les génératrices SJ s'appuient sur l'intersection des verreries 3 et 3' avec le plan horizontal R-R agit en éclairage direct. A cette lumière directe s'ajoute de la lumière réfléchie par la parité supérieure du miroir au-dessus du plan R'-R', en raison de l'astigmatisme qui se manifeste pour les rayons non centraux et du caractère non ponctuel de la source.
Pour augmenter le rendement lumineux correspondant à cette partie du flux et en assurer la répartition optimum, les parties des verreries surmontant le plan horizontal R'-R' passant sensiblement par le point K sont pourvues de cannelures 16 jouant le rôle de prismes, afin de dévier les ra- yens vers les zones transparentes des verreries et à réduire le nombre des
<Desc/Clms Page number 5>
réflexions successives. Ces surfaces prismatiques pourraient être moulées sur la face interne des verreries, mais leur efficacité est plus grande lorsqu'elles sont disposées sur la face externe, grâce à l'effet cumulatif de la réfraction et de la réflexion.
La réflexion peut être assurée, tout au moins en partie, par réflexion totale de la lumière sur des éléments prismatiques, grâce à un calcul convenable de leur orientation, afin de supprimer ou de réduire les parties argentées, ainsi qu'il est bien connu de l'homme du métier.
L'ensemble décrit ci-dessus est monté de façon orientable dans le support annulaire 1, qui peut être fendu comme un collier et bloqué par une vis ou boulon la, avec au besoin une charnière (non représentée) en un point diamétralement opposé.
Les Fig. 11 et 12 montrent un exemple de réalisation d'un appa- reil à système dioptrique. Dans ce cas, chacun des deux ensembles dioptri- ques symétriques forme une lentille, comprenant de préférence un disque plan 17 et une calotte sphérique 18, dont les centres géométriques b et c sont alignés sur une droite passant par le centre 0 de la monture circulaire.
Comme dans l'exemple des Fig. 9 et 12, celle-ci maintient en place un joint
7 de section en U, coiffant les bords plans circulaires juxtaposés 19 et
20 des verreries 17 et 18, raccordés respectivement à ceux--ci par des par- ties planes ou courbes 21 et 22 et des congés 23, 24, les surfaces 21, 23 étant argentées ou pourvues de prismes à réflexion totale.
Dans cet exemple, le joint 7 est maintenu comme précédemment contre le cercle 9 par des pattes 8 à l'aide de vis 10 et le cercle 9 est fixé par des vis 12 contre un, anneau 5, avec interposition d'un joint cir- culaire 13. Le cercle 9 est relié à l'anneau 5 par une charnière 32 (Fig.
12), de sorte qu'en dévissant les vis 12, on peut accéder à l'intérieur de l'appareil.
L'anneau 5 peut tourner à l'intérieur d'un support annulaire 33 et y être immobilisé dans la position de réglage à l'aide d'un boulon 34, traversant une boutonnière 35 pratiquée dans le support 33, dont la longueur périphérique est fonction de l'angle maximum correspondant au réglage envisa- gé.
Le centre S de la source lumineuse 2 est à l'intersection ou au voisinage de l'intersection de la droite Ocb avec le plan de symétrie verti- cale de sorte qu'en faisant tourner la lentille composée 17, 18 autour de son axe de rotation T Tl, passant par 0 et perpendiculaire au plan de symé- trie vertical, l'axe optique Ocb décrit un cône autour de son axe.
Le centre S de la source est disposé au voisinage du foyer de la lentille et la direction SOcb représente celle de la densité maximum du flux, du fait que les rayons centraux émergent en un faisceau parallèle sui- vant cette direction.
Pour éviter une déperdition excessive de lumière vers le haut, les régions supérieures du disque 17 et de la calotte sphérique 18 comportent des cannelures ou prismes 25, 26, calculés de façon à dévier la lumière émer- gente autant que possible parallèlement à SO c b.
Ces cannelures sont de préférence disposées sur les faces en re- gard des éléments 17, 18, dont les bords 19, 20 sont reliés de façon étanche à l'humidité, de sorte que les faces externes de la lentille sont lisses et peuvent être facilement nettoyées. L'étanchéité peut être obtenu par rodage des bords l'un sur l'autre, collage ou interposition d'un joint.
On remarquera que la même forme générale de verrerie 18 peut à volonté servir dans l'appareil dioptrique de la Fige 11 et dans l'appareil
<Desc/Clms Page number 6>
à la fois réfléchissant et réfractant de la Fig. 9 (après argenture), à con- dition de le faire tourner de 180dans sa monture, et que, en raison de l'em- placement disponible, la monture de la lampe 2 se trouve vers le haut à la Fig. 9 et vers le bas à la Fig. 11.
Cette similitude de forme est avantageuse, car elle permet d'uti- liser dans la fabrication de la verrerie 3 ou 18 des éléments de moules com- muns, correspondant à la face de ces verreries qui est dépourvue' de canne- lures. Elle permet en outre l'utilisation des mêmes montures.
Dans l'exemple des Fig. 9 et 10, les cannelures sont de préféren- ce rectilignes et parallèles et, dans celui des Fig. 11 et 12, elles sont de préférence circulaires et concentriques, et elles s'interrompent sur un sec- teur Sad destiné à l'émergence libre du flux lumineux, dans la zone corres- pondant au secteur Sad de la Fig. 3.
On remarquera que la forme de hublots plans ou en calotte sphé- rique des verreries 3, 17, 18 permet l'emploi de prismes et cannelures cir- culaires, assurant la déviation des rayons émergents par rapport à l'hori- zontale et à la verticale simultanément. Cette disposition de cannelures circulaires concentriques à un axe optique oblique, assumant la concentration maximum du flux, était inapplicable; aux verreries classiques en forme de solides de révolution, en raison de l'impossibilité pratique de les dessi- ner et des difficultés de moulage insurmontables.
A la Fig. 11, on voit que les prismes de la verrerie 18 stinter- rompent plus haut que ceux de la verrerie 17, du fait que, dans cette zone intermédiaire, voisine de l'axe Socb, les prismes de la verrerie 18 suffi- sent à dévier correctement les rayons émergents.
Le tracé des prismes à la Fig. 12 mpntre qu'une partie d'entre eux, au-dessous du plan horizontal passant par .±. pour la verrerie 17 et b pour la verrerie 18 (Fig. 11), peut former des droites verticales parallèles, telles que fg. Dans cette moitié inférieure des verreries, d'autres tracés sont possibles suivant la répartition désirée du flux lumineux.
Dans l'angle dièdres aSd(Fig.12) correspondant à l'angle solide où le flux émis tombe sur la voie à éclairer, c'est-à-dire dont l'arête horizontale passe par la source lumineuse et les côtés par les bords de la rue, on pourrait également disposer des prismes ou cannelures, pour corriger si nécessaire la répartition du flux lumineux.
Les prismes peuvent être calculés de façon à produire normalement une certaine asymétrie du flux lumineux, correspondant à une implantation la- térale de l'appareil d'éclairage (Fig. 4), de sorte que la répartition opti- mum du flux corresponde à cette implantation latérale, tandis que la réparti- tion correspondant à un éclairage axial (Fig. 1),obtenue par rotation de la verrerie dans sa monture, ne constitue qu'une solution approchée (solution inverse de celle des Fig. 3 et 5).
Dans les dispositifs qui précèdent les calottes sphériques peu- vent être remplacées par des portions de surfaces toriques mais les formes planes et sphériques facilitent la taille. des prismes sur les moules. Les surfaces de raccordement telles que 15, 21, 22, sont de préférence des sur- faces réglées (cônes, hyperboloïde, etc.) pour faciliter la taille des moules.
Les verreries ci-dessus décrites peuvent être réduites à leurs parties utiles, et en particulier les surfaces de raccordement telles que 2, 22, 23, 24 peuvent être métalliques et faire partie d'un support 5', par exemple en aluminium fondu, qui, dans ce cas, affecte, vu de côté, une forme triangulaire ou trapézoïdale (Fig. 13). Cette disposition se prête à une ori- entation d'ensemble des optiques 18, 18' autour de l'axe TT par rotation du support 5'; le réglage indépendant des optiques 18, 18' n'affecte pas dans
<Desc/Clms Page number 7>
ce cas l'orientation de la direction du flux lumineux.
Dans tous les exemples qui précèdent, la monture peut s'ouvrir par le milieu, on peut comporter des charnières et verrous, pour faciliter l'accès à la lampeo
Dans tous les appareils dioptriques, la verrerie intérieure plane
17 peut être suppriméeo Les prismes de la verrerie restante pouvant alors être insuffisante pour dévier correctement la lumière émergente, la verrerie extérieure, utilisée seule, peut être partiellement argentée.
Ces appareils peuvent être supportés de diverses façons. La Fig.14 montre un candélabre classique 27, surmonté d'une monture annulaire 1, telle que celle de la Fig. 8. La Fig. 15 montre une potence classique 28, surmontée d'une monture 1 analogue. A la Fig. 16, la monture 1 est fixée dans un étrier
29 scellé sur un mura A la Fig. 17, le support 30 affecte la forme d'un ber- ceau et à la Figo 189 celle d'une potence surplombante 31.
Pour l'éclairage d'une surface voisine du carré, on pourrait pré- voir, en combinaison avec une source lumineuse unique, deux ou plusieurs pai- res de systèmes optiques du type décrit ci-dessus, les diverses optiques pro- jetant leurs flux lumineux suivant des directions également réparties autour de la source.
Bien entendu, l'invention n'est pas limité aux détails d'exécution ci-dessus décrits, qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. C'est ainsi que le verre peut être remplacé par toute autre matière transparente, par exemple des matières plastiques.
REVENDICATIONS.
1.- Appareil d'éclairage, plus particulièrement destiné à l'éclai- rage des voies publiques, caractérisé en ce qu'il comprend essentiellement un support pour la source lumineuse et au moins un système optique (catoptrique, dioptrique ou les deux) pour diriger et répartir le flux lumineux obliquement par rapport au support, suivant la courbe de répartition désirée dudit flux, ce système optique étant orientable autour d'un axe de rotation distinct de l'axe optique du système optique.
<Desc / Clms Page number 1>
The invention relates to a device for the axial or lateral lighting, symmetrical or dis-symmetrical, of oblong rectangular surfaces, more particularly for the lighting of public roads.
Existing public road lighting devices generally include a catoptric, dioptric or catadioptric system designed and calculated as a function of the geometrical and photometric data of the specific case to be solved, so that the reflector or the optics of the appliance is only suitable for the particular purpose for which it was designed.
The object of the invention is to produce simple, robust and efficient devices, capable of being adjusted on site, taking into account the problems arising from the obligatory installation of lampposts or supports, of the dimensions and proportions and of the profile. in plan and in vertical section of the surface to be lit and of the desired distribution of the luminous flux.
The lighting apparatus according to the invention essentially comprises a support for the light source and an optical system (catoptic, dioptric or operating both by reflection and by refraction) for directing and distributing the luminous flux obliquely by relative to the support, according to the desired distribution curve of said flux, this optical system being orientable about an axis of rotation distinct from the optical axis optiuedu.
It is easily understood that this arrangement makes it possible, using the same model of apparatus, to ensure the appropriate lighting of surfaces of irregular shapes, either in plan or in vertical section, that the apparatus is arranged axially. or more or less laterally deported.
In general, to obtain the maximum light output, the apparatus comprises two optical systems (catoptrics, dioptrics or both) arranged symmetrically with respect to the plane of symmetry of the support, in which the light source is placed, these two optical systems being orientable simultaneously and / or separately about an axis of rotation with which the optical axes of the orientable optical systems form a determined angle
In the accompanying drawing, given solely by way of example - FIG. 1 is a perspective diagram of the geometric lighting conditions of a rectangular surface, the lighting apparatus overhanging one of the axes of symmetry of the surface;
- Fig. 2 is a diagram of the lighting conditions of the surface in a vertical plane, FIG. 3 is a distribution diagram of the light intensities allowing correct illumination of this surface; - Fig. 4 is a diagram similar to FIG. 1, showing the effect of a lateral offset of the source with respect to the axis of the roadway; - Fig. 5 is a diagram similar to FIG. 3, showing a distribution of the light intensities allowing correct illumination with the arrangement of FIG. 4 .; - Fig. 6 is a diagram of a lighting apparatus according to the invention making it possible to produce the preceding lighting; - Fig. 7 is a diagram analogous tolafig.4, showing the conditions to be achieved for the lateral lighting of a curved track;
, - Fig. 8 is a diagram similar to fig. 6, of an apparatus with two symmetrical optics, allowing correct illumination with the arrangement of FIG. 7, - Fig. 9 and 10 are respectively an axial section and a front view on a larger scale of an apparatus operating by both reflection and refraction; - Figs. 11 and 12 are views similar to FIGS. 9 and 10, respectively of a dioptric apparatus; - Fig. 13 shows an alternative embodiment of the support; - Fig. 14 shows the device mounted as a candelabra and
<Desc / Clms Page number 2>
- Figs. 15 to 18 show the apparatus mounted on the surface, according to various embodiments.
Fig. 1 shows a light source S, overhanging an axis of symmetry XY of a rectangular ssurface to be illuminated, for example a place ABCD, to the right of one of the sides BC.
The problem consists in achieving either a uniform illumination, that is to say a uniform distribution of the flux per unit area, or a constant -luminance ,, that is to say an illumination taking account of the power. reflector of the surface in the direction considered according to the adopted criterion, with an economical spacing of the devices, for example a spacing equal to 3 to 6 times the height above the ground.
If we consider the section: vertical along XY (Fig. 2) we see that the angle at the top of the light beam received by an elementary surface MM 'and NN' depends on the distance of the latter with respect to the source. To properly illuminate such a surface, the density of the luminous flux emitted, that is to say the luminous intensity, must vary in the various directions emanating from the source S and the so-called "isocandela" curve representing the projection. on a perpendicular vertical plane XY, in the vicinity of the source, of the photometic solid, has the shape shown in FIG. 3.
It is understood, by analogy with a geographical map in contour lines, that the maximum intensity must be situated inside the central curve e, the intensity gradually decreasing in all directions from this central zone. The maximum intensity corresponding to this central zone is emitted (Fig. 1) according to SE and should remain appreciably at the same value inside the plane triangle SAD, in particular according to SA and SD, corresponding roughly to the points a and d of the curve in Fig. 3.
In reality this constancy of intensity does not exist in FIG. 3 than in the region a 'and the curve of FIG. 3 only constitutes an approximate but nevertheless satisfactory solution of the problem to be solved.
The effective part of the flow being included within the sad triangle in FIG. 3, the entire fraction of the flow located outside this triangle forms mood lighting, the existence of which, in particular for the lighting of public roads, is far from useless. This fraction should not however be too large, especially above the SAD plane of FIG. 1, to prevent users from dazzling, taking into account the height of the source above the ground and the spacing of the devices, and also to obtain the optimum light output. Practically the angle made by the direction of emission of the maximum density flux with the perpendicular to the area to be illuminated from the apparatus varies between 55 and 75.
This direction corresponding to the maximum intensity must coincide with the optical axis of the lighting apparatus.
If the source S, instead of overhanging the XY axis of symmetry, is offset laterally (Fig. 4) and overhangs an X'Y 'parallel to the axis, the conditions of flow distribution are modified. It follows that the shape of the reflector or of the optics (dioptric, catoptric or both) associated with the source S should be modified each time the location of the source with respect to the surface to be illuminated is itself. even modified.
The invention is based on this observation that a satisfactory illumination of the ABCD surface can still be achieved for the new position S 'of the source (FIG. 4) if the new flux distribution curve is deduced from that. of Fig. 3 by a rotation of a suitable angle around the center s. The curve of FIG. 5, from center s'.
The rotation must be equal to the difference between the obliquities of the lines S'B, S'C with respect to the vertical S'H.
<Desc / Clms Page number 3>
The schematic device of Fig. 6 makes it possible to achieve this adjustment of the luminous flux. It essentially comprises a support 1 for the light source 2, and an optical system 4 for directing and distributing the luminous flux obliquely with respect to the support, following the distribution curve of FIG. 3, the optic 4 being orientable about an axis of rotation T-T, distinct from the optical axis Z-Z 'of the optical system.
In this example, the optic 4 is a system which is both reflecting and refracting, comprising a glassware of suitable curve provided on the outside with annular or parallel prisms and silvered over its entire surface (the silvering being represented by a dotted line), a suitable reflector
4 'being arranged on the opposite side to return the incident rays coming from the source to the optic 4, this reflector being transparent downwards to allow the output of the useful light flux.
In reality, all that comes from the hearth said would apply equally well to the illumination of a second rectangle A'BCD ', symmetrical of ABCD with respect to BC (Fig. 1 to 4) and it is easily understood that an apparatus such as that of FIG. 6, comprising two optics 3, 3 ', symmetrical with respect to the source (Figo 8) will emit through each of these optics 3.3' a flow having the distribution shown by the diagram of FIG. 3, the rotation of the whole assembly around the axis T-Tl causing the rotation of the flow distribution curves as shown in FIG. 5, for the side lighting shown schematically in FIG. 4.
The apparatus can be further improved so as to solve the more complicated problem of lighting a curved road, such as that in FIG. 7, where the source S straddles two non-aligned rectangles ABCD and BCFG. By rotating one of the optics 3 or 3 'again around the axis TT1, oblique with respect to its axis ZZ' or Z1Z '; 1, the flow distribution curve (Figo 5) can be oriented in such a way in obtaining practically very satisfactory illumination of the rectangle BCFG (provided of course that the angle of the directions X'Y "X" is not excessive).
The independent rotation of the glassware 3, 3 'can be easily achieved inside two rebates belonging to a ring 5, which itself can rotate inside the annular support 1, as described in more detail below.
From the foregoing, it can be seen that the lighting apparatus according to the invention lends itself particularly well to public lighting, when it comes to illuminating a long and narrow surface corresponding to the roadway and sidewalks. All the part of the luminous flux falling outside the area thus delimited is lost for the lighting itself but is used to create an atmosphere. More precisely, the flow used is that which is emitted inside a dihedral having as an edge a straight line parallel to the direction of the lane and the planes of which pass along the sides of the street.
In addition, the flux can be distributed over the surface of the street according to a certain law, so as to allow obstacles to be perceived as well as possible, taking into account the reflective properties of the roadway and the characteristics of the light source ( geometric and light dimensions).
The present invention allows satisfactory lighting to be achieved with the aid of a small number of models, for street widths, suspension heights and variable layouts, using sources whose dimensions are either close to the point luminous like incandescent lamps, either rectilinear in shape but small, like mercury vapor lamps, or roughly spherical or toric in shape, but substantially centered around a point, like mercury vapor lamps Fluorescent, excluding linear fluorescent sources, such as ordinary commercial lamps.
<Desc / Clms Page number 4>
As we have seen, the optical system can be constituted by a reflecting element of circular shape, the lower part of which is transparent and the upper part, silver and playing the role of mirror, can be provided with prisms or grooves, to ensure the desired distribution of the luminous flux.
When the optical part intended to send the luminous flux onto the roadway is a dioptric system, it is preferably formed by two symmetrical doublets each formed of two refracting elements, the optical axis of each double being oriented in the direction in which one wishes to obtain maximum illumination. In all cases, the optical systems are capable of rotating individually or as a unit around a horizontal axis passing through the light source, assumed to be fixed. In this rotation, the optical axis of the optical system describes a supper, allowing it to be directed in the desired direction.
The intermediate part serving as a support for the two optical systems can either be copps with them or be independent of them. In the first case, it is made of glass and, in the second, it can be made of glass or of metal.
Figs. 9 and 10 show by way of example an embodiment of an apparatus operating by reflection and by refraction, of the type of that of FIG. 8 and there are the light source 2, the glassware 3, 3 'and the support ring 5. The glassware has a flat circular rim 6, caught in a protective seal 7 of U-shaped section, held in place at the means of tabs 8 against a circle 9, by means of screws 10 screwed into bosses 11 of this circle. This is fixed against the ring 5 by means of screws 12. By loosening these, the glassware is partly released which can be rotated relative to the support. - A gasket - chéité 13 prevents the access of humidity to the interior.
Each glassware comprises a spherical cap with a geometric center J, connecting by a fillet 14 to a flat or curved surface 15. The center S of the light source is located on the perpendicular T-T to the plane of symmetry of the apparatus. This perpendicular passes through the center 0 of the circular rim 6, or in the vicinity thereof. If you take the line JS, it meets the glassware at point K and S is roughly in the middle of the distance JK, which represents the radius of the spherical cap. Therefore, the point S is close to the focus of the silver mirror and the central rays emanating from S are reflected parallel to JSK, as shown by the SMP path.
This JSK, or MP, direction is that corresponding to the maximum density of the flux (zone a 'ed' in Fig. 3). The outer surface is made reflective, for example by silvering, for the most part, except however in the region situated below the horizontal plane RR passing substantially through the intersection of the profile of the glassware 3 with the radius JSK, so as to allow the exit of the beam of parallel rays representing the maximum flux.
The light emitted by the source 2 inside the apex cone S, the generators of which SJ are based on the intersection of the glassworks 3 and 3 'with the horizontal plane R-R acts in direct lighting. To this direct light is added the light reflected by the upper parity of the mirror above the R'-R 'plane, due to the astigmatism which manifests itself for the non-central rays and the non-point character of the source .
To increase the light output corresponding to this part of the flux and ensure optimum distribution, the parts of the glassware surmounting the horizontal plane R'-R 'passing substantially through point K are provided with grooves 16 acting as prisms, in order to divert the ra- yens to the transparent areas of the glassworks and reduce the number of
<Desc / Clms Page number 5>
successive reflections. These prismatic surfaces could be molded on the internal face of glassware, but their effectiveness is greater when they are arranged on the external face, thanks to the cumulative effect of refraction and reflection.
The reflection can be ensured, at least in part, by total reflection of the light on prismatic elements, thanks to a suitable calculation of their orientation, in order to eliminate or reduce the silver parts, as is well known from the skilled person.
The assembly described above is mounted in an orientable manner in the annular support 1, which can be split like a collar and locked by a screw or bolt 1a, with if necessary a hinge (not shown) at a diametrically opposed point.
Figs. 11 and 12 show an exemplary embodiment of an apparatus with a dioptric system. In this case, each of the two symmetrical dioptric assemblies forms a lens, preferably comprising a flat disc 17 and a spherical cap 18, the geometric centers of which b and c are aligned on a straight line passing through the center 0 of the circular frame. .
As in the example of Figs. 9 and 12, this holds a seal in place
7 of U-shaped section, covering the juxtaposed circular plane edges 19 and
20 of the glassware 17 and 18, respectively connected to them by plane or curved parts 21 and 22 and fillets 23, 24, the surfaces 21, 23 being silvered or provided with total reflection prisms.
In this example, the seal 7 is held as above against the circle 9 by tabs 8 using screws 10 and the circle 9 is fixed by screws 12 against a ring 5, with the interposition of a circular seal. cular 13. The circle 9 is connected to the ring 5 by a hinge 32 (Fig.
12), so that by unscrewing the screws 12, you can access the interior of the device.
The ring 5 can rotate inside an annular support 33 and be immobilized there in the adjustment position by means of a bolt 34, passing through a buttonhole 35 made in the support 33, the peripheral length of which is depending on the maximum angle corresponding to the setting envisaged.
The center S of the light source 2 is at the intersection or in the vicinity of the intersection of the line Ocb with the vertical plane of symmetry so that by rotating the compound lens 17, 18 around its axis of rotation T Tl, passing through 0 and perpendicular to the vertical plane of symmetry, the optical axis Ocb describes a cone around its axis.
The center S of the source is placed in the vicinity of the focal point of the lens and the direction SOcb represents that of the maximum density of the flux, because the central rays emerge in a parallel beam following this direction.
To avoid excessive upward loss of light, the upper regions of disk 17 and spherical cap 18 have grooves or prisms 25, 26, calculated to deflect the emerging light as much as possible parallel to SO c b .
These grooves are preferably disposed on the facing faces of the elements 17, 18, the edges 19, 20 of which are connected in a moisture-tight manner, so that the outer faces of the lens are smooth and can be easily removed. cleaned. Sealing can be obtained by lapping the edges one on the other, gluing or interposing a seal.
It will be noted that the same general form of glassware 18 can be used at will in the dioptric apparatus of Fig. 11 and in the apparatus
<Desc / Clms Page number 6>
both reflective and refracting of FIG. 9 (after silvering), on condition that it is rotated through 180 in its mount, and that, due to the available position, the mount of the lamp 2 is upwards in FIG. 9 and down to FIG. 11.
This similarity in shape is advantageous because it allows common mold elements to be used in the manufacture of glassware 3 or 18, corresponding to the face of such glassware which is devoid of grooves. It also allows the use of the same frames.
In the example of Figs. 9 and 10, the grooves are preferably straight and parallel and, in that of Figs. 11 and 12, they are preferably circular and concentric, and they stop on a sector Sad intended for the free emergence of the luminous flux, in the zone corresponding to the sector Sad in FIG. 3.
It will be noted that the shape of flat portholes or in a spherical cap of the glassware 3, 17, 18 allows the use of circular prisms and grooves, ensuring the deviation of the emerging rays with respect to the horizontal and to the vertical simultaneously. This arrangement of circular grooves concentric with an oblique optical axis, assuming the maximum concentration of the flux, was inapplicable; to conventional glassworks in the form of solids of revolution, owing to the practical impossibility of drawing them and insurmountable molding difficulties.
In Fig. 11, it can be seen that the prisms of the glassware 18 break higher than those of the glassware 17, because, in this intermediate zone, close to the Socb axis, the prisms of the glassware 18 suffice to deviate correctly emerging rays.
The outline of the prisms in FIG. 12 mpnter only a part of them, below the horizontal plane passing through. ±. for glassware 17 and b for glassware 18 (Fig. 11), can form parallel vertical lines, such as fg. In this lower half of the glassworks, other lines are possible depending on the desired distribution of the luminous flux.
In the dihedral angle aSd (Fig. 12) corresponding to the solid angle where the emitted flux falls on the path to be lit, that is to say, the horizontal edge of which passes through the light source and the sides through the edges of the street, one could also have prisms or grooves, to correct if necessary the distribution of the luminous flux.
The prisms can be calculated so as to produce normally a certain asymmetry of the luminous flux, corresponding to a lateral implantation of the luminaire (Fig. 4), so that the optimum distribution of the flux corresponds to this. lateral implantation, while the distribution corresponding to axial lighting (Fig. 1), obtained by rotating the glassware in its frame, only constitutes an approximate solution (reverse solution to that of Figs. 3 and 5).
In the above devices, the spherical caps can be replaced by portions of toric surfaces, but the planar and spherical shapes facilitate cutting. prisms on the molds. The mating surfaces such as 15, 21, 22 are preferably set surfaces (cones, hyperboloid, etc.) to facilitate the size of the molds.
The glassware described above can be reduced to their useful parts, and in particular the connecting surfaces such as 2, 22, 23, 24 can be metallic and form part of a support 5 ', for example in molten aluminum, which , in this case, when viewed from the side, affects a triangular or trapezoidal shape (Fig. 13). This arrangement lends itself to an overall orientation of the optics 18, 18 'around the axis TT by rotation of the support 5'; the independent adjustment of the optics 18, 18 'does not affect in
<Desc / Clms Page number 7>
this case the orientation of the direction of the luminous flux.
In all the above examples, the frame can be opened in the middle, it is possible to include hinges and locks, to facilitate access to the lamp.
In all dioptric devices, flat interior glassware
17 may be deleted o As the prisms of the remaining glassware may then be insufficient to properly deflect the emerging light, the outer glassware, used alone, may be partially silvered.
These devices can be supported in various ways. Fig. 14 shows a conventional candelabra 27, surmounted by an annular mount 1, such as that of Fig. 8. FIG. 15 shows a conventional stem 28, surmounted by a similar frame 1. In Fig. 16, the frame 1 is fixed in a bracket
29 sealed on a wall In Fig. 17, the support 30 takes the form of a cradle and in Figo 189 that of an overhanging bracket 31.
For the illumination of a surface close to the square, one could provide, in combination with a single light source, two or more pairs of optical systems of the type described above, the various optics projecting their fluxes. luminous in directions equally distributed around the source.
Of course, the invention is not limited to the details of execution described above, which have been given only by way of example. Thus the glass can be replaced by any other transparent material, for example plastics.
CLAIMS.
1.- Lighting apparatus, more particularly intended for the lighting of public roads, characterized in that it essentially comprises a support for the light source and at least one optical system (catoptric, dioptric or both) for directing and distributing the luminous flux obliquely with respect to the support, according to the desired distribution curve of said flux, this optical system being orientable about an axis of rotation distinct from the optical axis of the optical system.