EP0862016B1 - Dispositif pour rendre au moins un jet d'eau lumineux - Google Patents

Dispositif pour rendre au moins un jet d'eau lumineux Download PDF

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EP0862016B1
EP0862016B1 EP98400212A EP98400212A EP0862016B1 EP 0862016 B1 EP0862016 B1 EP 0862016B1 EP 98400212 A EP98400212 A EP 98400212A EP 98400212 A EP98400212 A EP 98400212A EP 0862016 B1 EP0862016 B1 EP 0862016B1
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EP
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water
water supply
lens
light
jet
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EP98400212A
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EP0862016A1 (fr
Inventor
François Paul Dandrel
née Duveau Geneviève Marie Dandrel
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Original Assignee
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E03—WATER SUPPLY; SEWERAGE
    • E03C—DOMESTIC PLUMBING INSTALLATIONS FOR FRESH WATER OR WASTE WATER; SINKS
    • E03C1/00—Domestic plumbing installations for fresh water or waste water; Sinks
    • E03C1/02—Plumbing installations for fresh water
    • E03C1/04—Water-basin installations specially adapted to wash-basins or baths
    • E03C1/0408—Water installations especially for showers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S8/00—Lighting devices intended for fixed installation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V33/00—Structural combinations of lighting devices with other articles, not otherwise provided for
    • F21V33/0004—Personal or domestic articles
    • F21V33/004—Sanitary equipment, e.g. mirrors, showers, toilet seats or paper dispensers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V2200/00—Use of light guides, e.g. fibre optic devices, in lighting devices or systems
    • F21V2200/10—Use of light guides, e.g. fibre optic devices, in lighting devices or systems of light guides of the optical fibres type
    • F21V2200/13—Use of light guides, e.g. fibre optic devices, in lighting devices or systems of light guides of the optical fibres type the light being emitted at the end of the guide
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21W—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO USES OR APPLICATIONS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS
    • F21W2121/00—Use or application of lighting devices or systems for decorative purposes, not provided for in codes F21W2102/00 – F21W2107/00
    • F21W2121/02—Use or application of lighting devices or systems for decorative purposes, not provided for in codes F21W2102/00 – F21W2107/00 for fountains

Definitions

  • the present invention relates to a device for making luminous water jets as well as installations equipped with such a device, such as, for example, fountains, shower facilities or even cascades.
  • a device of this type is known from GB-A-2 288 974.
  • patent FR-A-2 562 637 belonging to the applicants of the present application, discloses a device for making luminous water jets which comprises, for each jet to be illuminated, a light conductor such that a or a plurality of optical fibers, connected to a light source. The output end of the conductor whose cross section is small relative to the jet section is disposed therein.
  • This device makes it possible to obtain a uniform illumination of the jets.
  • this device can be applied only to jets of water whose height is less than about 0.5 m.
  • fountain lights comprising a tank full of water, provided with an opening down from its side surface.
  • a lens In the face of the tank opposite the opening is embedded a lens.
  • To illuminate the liquid vein escaping from the opening it is illuminated through the liquid by a converging beam of light rays obtained with the aid of the embedded lens which is illuminated by an external source of light.
  • this known fountain allows to obtain a stream of water illuminated homogeneously, it is understood that such a construction is expensive and in particular that it can be difficult to adapt to existing fountains, especially fountains with water jets vertical.
  • the invention aims to overcome the aforementioned various drawbacks by proposing an easier to install device, especially on jets already existing water fountains. more evenly luminous at least one jet of water over most of its trajectory.
  • the invention relates to a device according to the preamble of claim 1, advantageously, the device will be more economical or will make characterized in that the focusing lens comprises a cavity through which the water supply means extend.
  • the subject of the invention is also a fountain comprising means for forming at least one jet, a supply of water and means for supplying water connecting the feed to the means for forming said at least one jet of water.
  • water characterized in that it comprises at least one device of the type defined above.
  • the invention furthermore relates to a shower installation comprising a shower head, characterized in that it comprises at least one device of the type defined above, and in that the optical orientation means form said shower head. shower.
  • the invention further relates to a cascade comprising means for forming a flat water jet characterized in that it comprises at least one device of the type defined above.
  • FIG 1 there is shown a device 1 according to the invention which is installed in a fountain which only the water level 2 of its basin is shown.
  • the device 1 comprises means 3A for transmitting light rays and an associated focusing lens 3B.
  • This lens 3B is formed by an envelope 4 of spherical shape which is made of an optically transparent material such as a plastic or glass and which defines an internal cavity 5 filled with water during operation of the fountain.
  • the spherical envelope 4 comprises at its base a water inlet opening 6 and at its top a water outlet opening 8. These openings are therefore made in the casing 4 at diametrically opposite locations. .
  • the section of the inlet opening 6 is slightly greater than that of the outlet opening 8.
  • the cavity 5 of the casing 4 is connected to a not shown water supply via a water inlet tube 10 sealingly fixed in the opening 6.
  • a nozzle 11 for forming an upward water jet 12 is formed by a tube 13 which is sealed and normal to the outer surface of the envelope in the outlet opening 8. This nozzle 11 is therefore connected at supplying water through the internal cavity 5 and the water inlet tube 10.
  • the tubes 10 and 13 are also made of an optically transparent material.
  • the light ray emission means 3A comprise a light source 14 and an optical fiber bundle 16.
  • the input ends 18 of the optical fibers 16 are connected to the light source 14 while the ends 20 are that is, the exit ends of the light rays are fixed by means of a ring 21 around the water inlet tube 10 so that they form an annular assembly for emitting light rays in the direction of the light. spherical envelope 4.
  • the water arriving from the water supply means progressively fills, from the water inlet tube 10, the internal cavity 5 of the spherical envelope 4 to be ejected through the water.
  • the jet of water 12 has a parabolic shape with an upward portion 26, a crown portion 27 and a downward portion 28 .
  • the envelope 4 filled with water constitutes a focusing lens.
  • This focusing lens has two focal points F and F 'located respectively upstream and downstream of the lens at a focal distance f.
  • the optical axis of the lens is defined by a straight line passing through these two foci F and F '.
  • the light rays emanating from the ends 20 of the optical fibers 16 are therefore directed by the lens towards the jet 12 and illuminate it substantially in its direction of projection indicated by the arrow 29.
  • f not water ( not water - 1 ) R two where R is the radius of the spherical envelope 4.
  • R is the radius of the spherical envelope 4.
  • the spherical shape of the focusing lens formed by the envelope 4 filled with water is advantageous because such a lens has a large numerical aperture approaching 0.5. Due to this large numerical aperture, the focusing lens is able to collect a maximum of the light energy emitted by the ends 20 of the optical fibers 16 and thus makes it possible to optimize the ratio between the light energy produced by the source 14 and the one actually serving to make the jet of water 12 bright.
  • Another important point of the optical assembly of the device according to the invention concerns the positioning of the ends 20 of the optical fibers with respect to the focusing lens formed by the spherical envelope 4 filled with water.
  • the ends 20 are positioned at a distance equal to or greater than the focal length f of the focusing lens calculated using the above-mentioned relationship. More particularly, in the case of a very high water jet, it will be chosen to place the ends at the focal length f of the lens (see FIG.
  • the light ray 30 After a refraction at the envelope / air interface, the light ray 30 passes through the water contained in the spherical cavity 5, penetrates directly into the water jet 12 and propagates inside it by multiple reflections on the water / air interface of the jet 12. Indeed, the jet of water 12 projected into the air acts as a light conductor because the refractive index of the air is lower than that of the water as mentioned before. During these multiple reflections, a portion of the light energy escapes along the jet which contributes to the latter light.
  • the light beam 32 propagates more eccentrically with respect to the center of the casing 4 than the spoke 30. It is refracted at each interface of the casing 4 with the air and directed towards the periphery 33 of the water jet .
  • this ray 32 meets the periphery 33 of the jet 12, that is to say the air / water interface of the jet, a first portion 34 of the ray is reflected thereby contributing to the jet of water 12 light at this location .
  • This first part 34 also serves, as a function of its path, to illuminate the vertex portion 27 or the downward portion 28 of the water jet 12.
  • a second portion 36 of the spoke 32 enters the jet 12.
  • this ray 36 is then divided into a first portion 38 reflected towards the inside of the jet and a second portion 40 which escapes from the jet 12 and makes the last light at the place of its exit.
  • the second part 38 spreads inside the ascending part of the jet 26 as has been explained about the propagation of the light beam 30.
  • the jet of water is made bright on the one hand by the external reflections on the periphery of the water jet, and on the other hand by the light rays that propagate inside the jet. Since the light rays emerge from the optical fiber in the form of a beam of rays whose divergence is typically 60 °, it is possible to illuminate the jet of water 12 homogeneously over most of its parabolic trajectory. the crown portion 27 and the decending portion 28 of the jet being substantially illuminated by the portions of the light rays reflected at the water / air or air / water interface of that portion.
  • the spherical envelope 4 may opacify rather quickly due to a deposit on the inner wall of the envelope 4.
  • the applicants propose the development of the spherical envelope 4 shown in Figure 2.
  • the spherical envelope 4 is made by two semi-spherical caps 50 and 52 provided with complementary assembly means 54.
  • These means 54 are, for example, screw assembly means that make it possible to lock a cap against each other to prevent accidental separation of the ice caps when the pressure of the water in the cavity is high.
  • the semi-spherical caps 50 and 52 are made of optically transparent plastic.
  • the top cap 50 has at its top 56 a nozzle 12 integrally.
  • the lower cap 52 comprises at its base 58 a water inlet tube 10 integrally.
  • the water supply tube 10 is connected, for example, to an existing nozzle of the fountain and is held in position by means of a support, not shown. At this stage, it is already possible to carry out a first test to orient and control the jet of water sprayed from the nozzle 11. Finally, the ends of the optical fibers to be fixed are fixed by means of the fixing ring 21. the appropriate distance, as described above, so as to form an annular assembly of light ray emission.
  • This arrangement has the advantage that the water inlet tube 10 is automatically centered with respect to the optical axis of the focusing lens and serves as a support not only at the output end 20 of the optical fibers, but also to the 3B lens itself. It is understood that the device according to the invention is easy to install and can be adapted to a multitude of existing fountains.
  • FIG 3 shows another embodiment of the device 1 of the invention.
  • the elements identical to those of Figures 1 and 2 bear the same reference numbers.
  • This device comprises, as focusing lens, a ball 60 made of an optically transparent material whose refractive index is greater than that of air, in particular greater than that of water, such as, for example, glass or a plastics material. .
  • a ball 60 made of an optically transparent material whose refractive index is greater than that of air, in particular greater than that of water, such as, for example, glass or a plastics material.
  • this ball 60 is formed a cylindrical central duct 62 with circular section.
  • the ball 60 is threaded onto a tube 64 of water supply means which is connected to a not shown water supply.
  • this tube 64 is rigid and made of an optically transparent material. Its upper end constitutes a jet formation nozzle 11 12.
  • the ball 60 is held in position on the one hand by the tube 64 on which it is threaded, and on the other hand by a collar 66 mounted on the conduit 64.
  • the ball 60 rests on the collar 66 and is thus assured against a vertical displacement.
  • the nozzle 12 only slightly exceeds the top of the ball 60.
  • the optical fibers 16 are fixed around the duct 64 as has been explained with reference to FIG. 1. Of course, when positioning the ends 20 of the optical fibers 16 , it must be taken into account that the focal length of the ball is calculated in this case with the refractive index of the material in which the ball is made.
  • this device is equivalent to that of the device shown in Figure 1 except that light rays 68 which are equivalent to the rays 30 of Figure 1 undergo a total reflection at the interface between the tube 64 and the water lying in it.
  • the reflected portion 70 will serve primarily to illuminate the top 27 and the downward portion 28 of the jet.
  • This embodiment has the advantage that the focusing lens formed by the ball 60 does not opacify from the inside during operation of the fountain. In addition, such a ball of glass or plastic can be easily cleaned. In addition, this embodiment also adapts easily to existing fountains.
  • conduit 62 it is intended to connect the conduit 62 directly to the tube 64.
  • the conduit 62 serves with its water jet nozzle outlet end.
  • these assembled segments exert a lens effect on the light rays at the output of the optical fibers comparable to that of the ball 60 of FIG. 3, the operation of the device according to the invention is not modified.
  • the focusing lens was disposed in the air. But it is also possible to partially dispose of it in water. In this case, the focal length of the lens is varied according to the level of water according to well-known optical laws. Such an arrangement may be interesting in the case where it is also necessary to illuminate the basin of the fountain from which is projected the jet of water 12. Indeed, in the case of a partially immersed lens, a portion of the light rays is reflected at the envelope / water or ball / water interface, so that the bottom of the pool is also lit.
  • the device according to Figure 3 it is also provided to fully immerse the ball so that only the nozzle 12 protrudes from the water surface. Because the index of glass or plastic is greater than that of water, ball 60 still acts as an optical lens.
  • the focal length of this optical element is now calculated taking into account the ratio of the refractive indices between the material of the ball and the water instead of that between the material of the ball and the air. In this case, the light beam concentration power of the ball 60 decreases which consequently increases the focal length.
  • Advantageous development of the device consists, for example, in providing the spherical envelope 4 shown in FIG. 1 with several nozzles, such as simple outlet openings, in order to produce a set of luminous water jets.
  • FIG 4 is shown a shower installation which comprises a device according to the invention.
  • the elements identical to those of Figures 1 to 3 bear the same reference numbers.
  • the focusing lens of the device is formed by a convex plane-shaped envelope 80 made of an optically transparent material and forming a shower head.
  • the envelope 80 has a plurality of water jet outlet apertures 84.
  • the envelope 80 is fed by a water inlet tube 86 which is fixed in an opening intake 87 formed centrally in the flat portion 88 of the casing 80.
  • the sum of the sections of the outlet openings 84 is smaller than the section of the inlet opening 87.
  • the optical fibers are fixed by means of the ring 21 a little beyond the focal length of the plano-convex lens formed by the envelope 80 filled with water around the tube 86.
  • the operation of this device is equivalent to that of the device of FIG.
  • This device according to the invention is distinguished by the simplicity of installation. Indeed, it is possible to install it on the majority of the existing fountains with minor modifications of the fountains nozzles. Either one uses the device represented in FIG. 1 in which one fixes the envelope on an existing nozzle, or one equips the exit of the nozzle of the fountain of a tube adapted to be able to thread the ball 60.
  • FIGS. 1, 3 and 4. Another interesting variant is the adaptation of the device to a cascade.
  • flat jets is provided instead of a spherical lens cylindrical lens provided with a passage of rectangular section through which the water passes and which forms a flat water jet.
  • This cylindrical lens can be made in the same way as the lenses of FIGS. 1, 3 and 4.
  • the optical fibers are arranged in rows arranged on each side of the flat jet and illuminate it in the same way as this has been explained with reference to Figures 1, 3 and 4.

Landscapes

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Description

  • La présente invention concerne un dispositif pour rendre des jets d'eau lumineux ainsi que des installations équipées d'un tel dispositif, comme par exemple des fontaines, des installations de douche ou encore des cascades. Un dispositif de ce genre est connu du document GB-A-2 288 974.
  • On connaît des fontaines lumineuses à un ou plusieurs jets d'eau, équipées de divers dispositifs pour rendre ces jets lumineux. Parmi ceux-ci, les dispositifs les plus répandus sont des sources lumineuses aériennes ou, plus habituellement, immergées, telles que des projecteurs.
  • Dans le cas des projecteurs aériens, un jet d'eau éclairé est très peu visible du fait d'une importante déperdition de la lumière. En effet, la plus grande partie de la lumière projetée en direction du jet passe à côté de celui-ci. De ce fait, seulement une faible partie de l'énergie lumineuse produite par le projecteur sert réellement à l'éclairage du jet. On peut remédier à ce problème avec des systèmes optiques spécifiques associés aux projecteurs. Mais une telle solution est généralement coûteuse et doit être développée pour chaque fontaine individuellement. De plus, dans ce cas d'éclairage, seul un côté du jet est réellement éclairé. Pour obtenir une illumination "homogène" du jet d'eau, c'est-à-dire une illumination telle qu'un observateur a une impression identique du jet lumineux quelque soit l'endroit où il se trouve, il est donc indispensable de disposer autour du jet un jeu de plusieurs projecteurs.
  • Pour un projecteur immergé, on arrive à améliorer quelque peu le résultat d'éclairage. Mais on constate que seule la partie la plus basse du jet est effectivement illuminée. Dans le cas de jets relativement longs, cette solution ne permet pas d'obtenir un résultat satisfaisant. Et, comme pour les projecteurs aériens, il est nécessaire de disposer plusieurs projecteurs autour du jet afin d'éclairer celui-ci de tous les côtés, ce qui entraîne une augmentation considérable du coût du dispositif.
  • Par ailleurs, on connaît du brevet FR-A-2 562 637, appartenant aux demandeurs de la présente demande, un dispositif pour rendre des jets d'eau lumineux qui comporte, pour chaque jet à illuminer, un conducteur de lumière tel qu'une ou plusieurs fibres optiques, relié à une source de lumière. L'extrémité de sortie du conducteur dont la section transversale est faible par rapport à la section du jet est disposé dans ce demier. Ce dispositif permet d'obtenir un éclairage homogène des jets. Toutefois, les demandeurs ont observé que ce dispositif ne peut être appliqué qu'à des jets d'eau dont la hauteur est inférieure à environ 0,5 m.
  • En outre, on connaît des fontaines lumineuses comprenant un réservoir plein d'eau, muni d'une ouverture vers le bas de sa surface latérale. Dans la face du réservoir opposée à l'ouverture est encastrée une lentille. Pour rendre lumineuse la veine liquide s'échappant de l'ouverture, on éclaire celle-ci à travers le liquide par un faisceau convergent de rayons lumineux obtenus à l'aide de la lentille encastrée qui est éclairée par une source exteme de lumière. Bien que cette fontaine connue permette d'obtenir un jet d'eau illuminé de façon homogène, on comprend qu'une telle construction est coûteuse et notamment qu'elle peut être difficilement adaptée aux fontaines existantes, en particulier des fontaines à jets d'eau verticaux.
  • L'invention vise à pallier les divers inconvénients précités en proposant un dispositif plus facile à installer, en particulier sur des jets d'eau de fontaines déjà existantes. lumineux de façon plus homogène au moins un jet d'eau sur la majeure partie de sa trajectoire.
  • A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif selon le préambule de la revendication 1, Avantageusement, le dispositif sera plus économique ou rendra
    caractérisé en ce que la lentille de focalisation comporte une cavité au travers de laquelle s'étendent les moyens d'amenée d'eau.
  • L'invention peut de plus comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes:
    • ladite cavité est intégrée dans les moyens d'amenée d'eau,
    • la lentille de focalisation possède une forme plan-convexe,
    • la lentille de focalisation possède la forme d'une sphère,
    • dans le cas d'un jet d'eau plat, la lentille de focalisation est une lentille cylindrique,
    • la lentille de focalisation comprend une enveloppe réalisée en un matériau optiquement transparent et définissant ladite cavité qui, en fonctionnement est remplie d'eau par les moyens d'amenée d'eau,
    • l'enveloppe est pourvue d'une part d'une ouverture d'admission reliée aux moyens d'amenée d'eau, et d'autre part d'au moins une ouverture de sortie faisant partie des moyens de formation dudit au moins un jet d'eau,
    • chaque ouverture de sortie forme un ajutage de formation d'un jet d'eau,
    • les moyens de formation dudit au moins un jet d'eau comprennent pour chaque jet un ajutage, et au moins un ajutage comprend un tube fixé à peu près normalement à la surface de l'enveloppe dans une ouverture associée de sortie de celle-ci,
    • l'enveloppe sphérique comprend deux calottes semi-sphériques et des moyens complémentaires d'assemblage des deux calottes résistants à la pression de l'eau dans la cavité,
    • la lentille de focalisation est formée par un corps plein en un matériau optiquement transparent dans lequel est ménagé ladite cavité, l'indice de réfraction dudit corps plein étant supérieur à celui de l'air, de préférence supérieur à celui de l'eau,
    • ladite cavité est réalisée sous la forme d'un passage central, cylindrique de section circulaire,
    • une extrémité du passage cylindrique central est reliée à des moyens d'arrivée d'eau des moyens d'amenée d'eau, et l'autre extrémité forme ou est reliée à un ajutage,
    • les moyens d'émission des rayons lumineux comprennent un organe de sortie des rayons lumineux disposé à une distance supérieure ou égale à la focale f des moyens optiques d'orientation, en amont de ceux-ci,
    • les moyens d'émission des rayons lumineux comprennent une source de lumière et des conducteurs de lumière, reliés par des premières extrémités à la source de lumière et dont les autres extrémités constituent ledit organe de sortie des rayons lumineux,
    • les conducteurs de lumière sont formés par un faisceau de fibres optiques,
    • les moyens d'amenée d'eau comprennent un tube rigide maintenu dans une orientation prédéfinie, disposé en amont des moyens optiques d'orientation, centré par rapport à l'axe optique de ceux-ci et servant de support d'une part pour les moyens optiques d'orientation et d'autre part pour au moins l'organe de sortie des rayons lumineux,
    • les extrémités de sortie des conducteurs de lumière formant l'organe de sortie des rayons lumineux sont fixées autour du tube rigide des moyens d'amenée d'eau de façon à former un ensemble annulaire d'émission de rayons lumineux.
  • L'invention a également pour objet une fontaine comprenant des moyens de formation d'au moins un jet, une alimentation d'eau et des moyens d'amenée d'eau reliant l'alimentation aux moyens de formation dudit au moins un jet d'eau,
    caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un dispositif du type défini ci-dessus.
  • L'invention a de plus pour objet une installation de douche comprenant une pomme de douche, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un dispositif du type défini ci-dessus, et en ce que les moyens optiques d'orientation forment ladite pomme de douche.
  • L'invention a en outre pour objet une cascade comprenant des moyens de formation d'un jet d'eau plat caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un dispositif du type défini ci-dessus.
  • D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description suivante, donnée à titre d'exemple sans caractère limitatif, en regard des dessins annexés sur lesquels:
    • La Figure 1 est une vue schématique partiellement en coupe du dispositif selon l'invention,
    • La Figure 2 est une vue en perspective d'un développement d'une partie du dispositif de la figure 1,
    • La Figure 3 est une vue schématique partiellement en coupe d'une variante du dispositif selon l'invention, et
    • La Figure 4 est une vue schématique partiellement en coupe d'une autre variante selon l'invention.
  • Sur la figure 1, on a représenté un dispositif 1 selon l'invention qui est installé dans une fontaine dont seul le niveau d'eau 2 de son bassin est montré.
  • Le dispositif 1 comprend des moyens 3A d'émission de rayons lumineux et une lentille associée de focalisation 3B. Cette lentille 3B est formée par une enveloppe 4 de forme sphérique qui est réalisée en un matériau optiquement transparent tel qu'une matière plastique ou du verre et qui définit une cavité 5 inteme remplie d'eau lors du fonctionnement de la fontaine.
  • A cet effet, l'enveloppe sphérique 4 comporte à sa base une ouverture d'admission d'eau 6 et à son sommet une ouverture de sortie d'eau 8. Ces ouvertures sont donc réalisées dans l'enveloppe 4 à des endroits diamétralement opposés. La section de l'ouverture d'admission 6 est légèrement supérieure à celle de l'ouverture de sortie 8.
  • La cavité 5 de l'enveloppe 4 est reliée à une alimentation d'eau non représentée par l'intermédiaire d'un tube d'arrivée d'eau 10 fixé de façon étanche dans l'ouverture 6.
  • Un ajutage 11 de formation d'un jet d'eau ascendant 12 est formé par un tube 13 qui est fixé de façon étanche et normale à la surface exteme de l'enveloppe dans l'ouverture de sortie 8. Cet ajutage 11 est donc relié à l'alimentation d'eau par l'intermédiaire de la cavité interne 5 et du tube d'arrivée d'eau 10.
  • De préférence, les tubes 10 et 13 sont également réalisés en un matériau optiquement transparent.
  • Les moyens 3A d'émission de rayons lumineux comprennent une source de lumière 14 et un faisceau de fibres optiques 16. Les extrémités d'entrée 18 des fibres optiques 16 sont reliées à la source de lumière 14 tandis que les extrémités 20, c'est-à-dire les extrémités de sortie des rayons lumineux, sont fixées au moyen d'une bague 21 autour du tube d'arrivée d'eau 10 de sorte qu'elles forment un ensemble annulaire d'émission de rayons lumineux en direction de l'enveloppe sphérique 4.
  • Lors du fonctionnement de la fontaine, l'eau arrivant des moyens d'alimentation d'eau remplit progressivement, à partir du tube d'arrivée d'eau 10, la cavité inteme 5 de l'enveloppe sphérique 4 pour être éjectée à travers l'ajutage 11 dans l'air afin de former le jet d'eau 12. Dans l'exemple de réalisation, le jet d'eau 12 possède une forme parabolique avec une partie ascendante 26, une partie de sommet 27 et une partie descendante 28.
  • Du fait que l'indice de réfraction de l'eau qui vaut neau= 1,33, est supérieur à celui de l'air qui l'entoure (nair= 1), l'enveloppe 4 remplie d'eau constitue une lentille de focalisation. Cette lentille de focalisation possède deux foyers F et F' situés respectivement en amont et en aval de la lentille à une distance focale f. L'axe optique de la lentille est défini par une droite passant par ces deux foyers F et F' Les rayons lumineux émanant des extrémités 20 des fibres optiques 16 sont donc dirigés par la lentille vers le jet 12 et éclairent celui-ci sensiblement dans sa direction de projection indiquée par la flèche 29. En considérant que l'enveloppe 4 remplie d'eau est une lentille épaisse, sa focale f se calcule selon la relation suivante : f = n eau ( n eau − 1 ) R 2
    Figure imgb0001
    où R est le rayon de l'enveloppe sphérique 4. Dans cette relation, on a négligé la faible épaisseur de parois de l'enveloppe sphérique 4.
  • La forme sphérique de la lentille de focalisation formée par l'enveloppe 4 remplie d'eau est avantageuse car une telle lentille possède une ouverture numérique importante s'approchant de 0,5. En raison de cette ouverture numérique importante, la lentille de focalisation est capable de recueillir un maximum de l'énergie lumineuse émise par les extrémités 20 des fibres optiques 16 et permet donc d'optimiser le rapport entre l'énergie lumineuse produite par la source 14 et celle servant réellement à rendre le jet d'eau 12 lumineux.
  • Un autre point important du montage optique du dispositif selon l'invention conceme le positionnement des extrémités 20 des fibres optiques par rapport à la lentille de focalisation formée par l'enveloppe sphérique 4 remplie d'eau. De préférence, on positionne les extrémités 20 à une distance égale ou supérieure à la focale f de la lentille de focalisation calculée à l'aide de la relation précitée. Plus particulièrement, dans le cas d'un jet d'eau très haut, on choisira de placer les extrémités à la distance focale f de la lentille (voir figure 1) pour obtenir, au delà du foyer F' situé en aval de la lentille, un faisceau de rayons lumineux de faible divergence voire parallèles tandis que dans le cas d'un jet d'eau moins haut mais plus large, on les placera à une distance supérieure à la distance focale de sorte que les rayons lumineux éclairent sensiblement tout le volume occupé par le jet d'eau.
  • On expliquera ci-après le fonctionnement du dispositif à l'aide de deux rayons lumineux 30 et 32 exemplaires émanant des extrémités 20 des fibres 5 optiques 16 sous un angle de sortie différent.
  • Après une réfraction à l'interface enveloppe/air le rayon lumineux 30 traverse l'eau contenue dans la cavité sphérique 5, pénètre directement dans le jet d'eau 12 et se propage à l'intérieur de celui-ci par des réflexions multiples sur l'interface eau/air du jet 12. En effet, le jet d'eau 12 projeté dans l'air se comporte comme un conducteur de lumière du fait que l'indice de réfraction de l'air est inférieur à celui de l'eau comme cela a été mentionné précédemment. Lors de ces réflexions multiples, une partie de l'énergie lumineuse s'échappe le long du jet ce qui contribue à rendre ce demier lumineux.
  • Le rayon lumineux 32 se propage de façon plus excentré par rapport au centre de l'enveloppe 4 que le rayon 30. Il est réfracté à chaque interface de l'enveloppe 4 avec l'air et dirigé vers la périphérie 33 du jet d'eau. Lorsque ce rayon 32 rencontre la périphérie 33 du jet 12, c'est-à-dire l'interface air/eau du jet, une première partie 34 du rayon est réfléchie contribuant ainsi à rendre le jet d'eau 12 lumineux à cet endroit. Cette première partie 34 sert également, en fonction de son trajet, à rendre lumineux la partie de sommet 27 ou la partie descendante 28 du jet d'eau 12. Une seconde partie 36 du rayon 32 pénètre dans le jet 12. Après avoir traversé le jet d'eau, la seconde partie 34 rencontre à nouveau la périphérie 33 de celui-ci, ce rayon 36 est alors divisé en une première partie 38 réfléchie vers l'intérieur du jet et une seconde partie 40 qui s'échappe du jet 12 et rend ce demier lumineux à l'endroit de sa sortie. La seconde partie 38 se propage à l'intérieur de la partie ascendante du jet 26 comme cela a été expliqué au sujet de la propagation du rayon lumineux 30.
  • On comprend alors que le jet d'eau est rendu lumineux d'une part grâce aux réflexions extemes sur la périphérie du jet d'eau, et d'autre part grâce au rayons lumineux qui se propagent à l'intérieur du jet. Du fait que les rayons lumineux sortent de la fibre optique sous la forme d'un faisceau de rayons dont la divergence est typiquement de 60°, on arrive à illuminer de façon homogène le jet d'eau 12 sur la majorité de sa trajectoire parabolique, la partie de sommet 27 et la partie decendante 28 du jet étant essentiellement illuminées par les parties des rayons lumineux qui se réfléchissent à l'interface eau/air ou air/eau de cette partie.
  • Dans le cas où la fontaine est alimentée avec une eau assez calcaire, l'enveloppe sphérique 4 risque de s'opacifier assez rapidement en raison d'un dépôt sur la paroi inteme de l'enveloppe 4. Afin de faciliter l'accès à l'intérieur de la sphère pour pouvoir procéder à un nettoyage de la cavité inteme 5, les demandeurs proposent le développement de l'enveloppe sphérique 4 représentée sur la figure 2.
  • Dans cet exemple de réalisation, l'enveloppe sphérique 4 est réalisée par deux calottes semi-sphériques 50 et 52 munies de moyens complémentaires d'assemblage 54. Ces moyens 54 sont par exemple des moyens d'assemblage par vissage qui permettent de verrouiller une calotte contre l'autre pour prévenir une séparation fortuite des calottes lorsque la pression de l'eau dans la cavité est élevée. Les calottes semi-sphériques 50 et 52 sont en matière plastique optiquement transparent.
  • Avantageusement, la calotte 50 supérieure comporte à son sommet 56 un ajutage 12 venu de matière. De même, la calotte inférieure 52 comporte à sa base 58 un tube d'arrivée d'eau 10 venu de matière.
  • Lors de l'installation de ce dispositif sur une fontaine existante, on raccorde le tube 10 d'arrivée d'eau par exemple à un ajutage existant de la fontaine et on le maintien en position à l'aide d'un support non représenté. A ce stade, on peut déjà procéder à un premier essai pour orienter et contrôler le jet d'eau projeté à partir de l'ajutage 11. Enfin, on fixe au moyen de la bague de fixation 21 les extrémités de sortie des fibres optiques à la distance appropriée, comme cela a été décrit ci dessus, de façon à former un ensemble annulaire d'émission de rayons lumineux. Ce montage présente l'avantage que le tube 10 d'arrivée d'eau est automatiquement centré par rapport à l'axe optique de la lentille de focalisation et sert de support non seulement à l'extrémité de sortie 20 des fibres optiques, mais aussi à la lentille 3B elle-même. On comprend que le dispositif selon l'invention est facile à installer et qu'il peut être adapté à une multitude de fontaines existantes.
  • La figure 3 représente un autre mode de réalisation du dispositif 1 de l'invention. Sur cette figure, les éléments identiques à ceux des figures 1 et 2 portent les mêmes numéros de référence.
  • Ce dispositif comporte comme lentille de focalisation une boule 60 en un matériau optiquement transparent et dont l'indice de réfraction est supérieur à celui de l'air, notamment supérieur à celui de l'eau, tel que par exemple du verre ou une matière plastique. Dans cette boule 60 est ménagé un conduit central cylindrique 62 à section circulaire. La boule 60 est enfilée sur un tube 64 des moyens d'amenée d'eau qui est relié à une alimentation d'eau non représentée. De préférence, ce tube 64 est rigide et réalisé en un matériau optiquement transparent. Son extrémité supérieure constitue un ajutage 11 de formation du jet d'eau 12. La boule 60 est maintenue en position d'une part par le tube 64 sur lequel elle est enfilée, et d'autre part par un collet 66 monté sur le conduit 64. La boule 60 repose sur le collet 66 et est ainsi assurée contre un déplacement vertical. L'ajutage 12 dépasse seulement de peu le sommet de la boule 60. Les fibres optiques 16 sont fixées autour du conduit 64 comme cela a été expliqué en référence à la figure 1. Bien entendu, lors du positionnement des extrémités 20 des fibres optiques 16, il faut prendre en compte que la focale de la boule se calcule dans ce cas avec l'indice de réfraction du matériau dans lequel est réalisé la boule.
  • Le fonctionnement de ce dispositif est équivalent à celui du dispositif montré sur la figure 1 à l'exception que des rayons lumineux 68 qui sont équivalents aux rayons 30 de la figure 1 subissent une réflexion totale à l'interface entre le tube 64 et l'eau se trouvant dans celui-ci. La partie réfléchie 70 servira essentiellement à éclairer le sommet 27 et la partie descendante 28 du jet.
  • Ce mode de réalisation présente l'avantage que la lentille de focalisation formée par la boule 60 ne s'opacifie pas de l'intérieur lors du fonctionnement de la fontaine. De plus, une telle boule en verre ou en matière plastique peut être facilement nettoyée. En outre, ce mode de réalisation s'adapte aussi facilement aux fontaines existantes.
  • En variante, on prévoit de raccorder le conduit 62 directement sur le tube 64. Dans ce cas, le conduit 62 sert avec son extrémité de sortie d'ajutage de formation du jet d'eau.
  • Selon une autre variante, on prévoit de réaliser la lentille de focalisation à partir de segments assemblés d'une sphère définissant une cavité ou un passage à travers lequel s'étend de façon centrée par rapport à l'axe optique de cette lentille un tube des moyens d'amenée d'eau. Du moment que ces segments assemblés exercent un effet de lentille sur les rayons lumineux en sortie des fibres optiques comparable à celui de la boule 60 de la figure 3, le fonctionnement du dispositif selon l'invention n'est pas modifié.
  • Dans les exemples des figures 1 et 3, la lentille de focalisation était disposée dans l'air. Mais il est également possible de la disposer partiellement dans l'eau. Dans ce cas, on fait varier, selon le niveau d'eau, la focale de la lentille selon des lois de l'optique bien connues. Un tel agencement peut se révéler intéressant dans le cas où on veut également éclairer le bassin de la fontaine à partir duquel est projeté le jet d'eau 12. En effet, dans le cas d'une lentille partiellement immergée, une partie des rayons lumineux est réfléchie à l'interface enveloppe/eau ou boule/eau, de sorte que le fond du bassin est aussi éclairé.
  • Dans le cas du dispositif selon la figure 3, on prévoit aussi d'immerger complètement la boule de façon que seul l'ajutage 12 dépasse de la surface d'eau. Du fait que l'indice du verre ou de la matière plastique est supérieur à celui de l'eau, la boule 60 agit encore comme une lentille optique. Par contre, la focale de cet élément optique se calcule maintenant en prenant en compte le rapport des indices de réfraction entre le matériau de la boule et l'eau au lieu de celui entre le matériau de la boule et l'air. Dans ce cas, la puissance de concentration de rayons lumineux de la boule 60 diminue ce qui augmente par conséquent la focale.
  • Un développement avantageux du dispositif consiste par exemple à munir l'enveloppe sphérique 4 représentée sur la figure 1 de plusieurs ajutages, tels que des simples ouvertures de sortie afin de réaliser un ensemble de jets d'eau rendus lumineux.
  • Sur la figure 4 est représentée une installation de douche qui comprend un dispositif selon l'invention. Les éléments identiques à ceux des figures 1 à 3 portent les mêmes numéros de référence.
  • Dans ce cas, la lentille de focalisation du dispositif est réalisée par une enveloppe 80 de forme plan convexe en un matériau optiquement transparent et formant une pomme de douche. A cet effet, sur la partie convexe 82, l'enveloppe 80 possède plusieurs ouvertures 84 de sortie de jets d'eau 85. L'enveloppe 80 est alimentée par un tube d'arrivée d'eau 86 qui est fixé dans une ouverture d'admission 87 ménagée de façon centrale dans la partie plane 88 de l'enveloppe 80. La somme des sections des ouvertures 84 de sortie est inférieure à la section de l'ouverture d'admission 87. Les fibres optiques sont fixées au moyen de la bague 21 un peu au-delà de la distance focale de la lentille plan-convexe formé par l'enveloppe 80 remplie d'eau autour du tube 86. Le fonctionnement de ce dispositif est équivalent à celui du dispositif de la figure 1.
  • Si on utilise une telle pomme de douche, on constate que les jets en sortie de la pomme sont illuminés sur toute la longueur jusqu'à l'emplacement où ils frappent le sol où ils forment autant de points lumineux de sorte que l'on peut, en disposant astucieusement les ajutages, obtenir sur le sol une projection lumineuse donnant l'image de l'ajutage qui peut être par exemple une image publicitaire etc.
  • Divers développements du dispositif selon l'invention sont possibles sans sortir du cadre de ce brevet. Par exemple, on prévoit de choisir des sources de lumière dont la couleur change. De plus, on prévoit d'utiliser plusieurs sources de lumière ayant chacune une couleur d'émission différente et d'introduire sélectivement les rayons lumineux de couleur différente dans les fibres optiques pour obtenir un motif ou une séquence de couleurs souhaitée.
  • Ce dispositif selon l'invention se distingue par la simplicité d'installation. En effet, il est possible de l'installer sur la majorité des fontaines existantes avec des modifications mineures des ajutages des fontaines. Soit, on utilise le dispositif représenté sur la figure 1 dans laquelle on fixe l'enveloppe sur un ajutage existant, soit on munit la sortie de l'ajutage de la fontaine d'un tube adapté pour pouvoir enfiler la boule 60.
  • Une autre variante intéressante constitue l'adaptation du dispositif à une cascade. En effet, dans le cas de jets plats, on prévoit au lieu d'une lentille sphérique une lentille cylindrique munie d'un passage à section rectangulaire à travers lequel passe l'eau et qui forme un jet d'eau plat. Cette lentille cylindrique peut être réalisée de la même façon que les lentilles des figures 1, 3 et 4. Dans ce cas, les fibres optiques sont agencées selon des rangées disposées de chaque côté du jet plat et éclairent celui-ci de la même façon comme cela a été expliqué en référence aux figures 1 , 3 et 4.

Claims (20)

  1. Dispositif (1) pour rendre lumineux au moins un jet d'eau (12) projeté dans une direction à partir de moyens de formation (11) de jet qui sont reliés à une alimentation d'eau par l'intermédiaire de moyens d'amenée d'eau (10, 5, 64), ce dispositif comprenant :
    - des moyens d'émission (3A) de rayons lumineux, et
    - des moyens optiques (3B) d'orientation vers ledit jet d'eau (12, 85) des rayons lumineux émanant desdits moyens d'émission (3A), les moyens optiques contenant à cet effet une lentille de focalisation (4, 60) possédant deux foyers, les moyens d'émission (3A) et les moyens optiques (3B) associés éclairant ledit jet d'eau (12, 85) sensiblement dans la direction de projection de celui-ci,
    caractérisé en ce que la lentille de focalisation (4, 60) comporte une cavité (5; 62) au travers de laquelle s'étendent les moyens d'amenée d'eau (5; 64).
  2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'un des foyers est situé en amont de la lentille tandis que l'autre foyer est situé en aval de la lentille (4, 60).
  3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens d'émission des rayons lumineux comprennent une source de lumière (14) et des conducteurs de lumière (16), reliés par des premières extrémités (18) à la source de lumière (14) et dont les autres extrémités (20) constituent un organe de sortie des rayons lumineux.
  4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les conducteurs de lumière (16) sont formés par un faisceau de fibres optiques.
  5. Dispositif selon la revendication 3 ou 4 pour des moyens d'amenée d'eau comprenant un tube (10, 64) rigide maintenu dans une orientation prédéfinie, caractérisé en ce que les moyens optiques d'orientation sont disposés en aval de ce tube ; en ce que l'axe optique de moyens optiques d'orientation est centré par rapport au tube, et en ce que les moyens optiques d'orientation et l'organe de sortie (20) des rayons lumineux sont supportés par ce tube.
  6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les extrémités de sortie des conducteurs de lumière (16) formant l'organe de sortie (20) des rayons lumineux sont fixées autour du tube rigide des moyens d'amenée d'eau (10; 86) de façon à former un ensemble annulaire d'émission de rayons lumineux.
  7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ladite cavité (5) est intégrée dans les moyens d'amenée d'eau.
  8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la lentille de focalisation (4, 60) possède la forme d'une sphère.
  9. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 7 pour un jet d'eau plat, caractérisé en ce que la lentille de focalisation est une lentille cylindrique.
  10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la lentille de focalisation comprend une enveloppe (4) réalisée en un matériau optiquement transparent et définissant ladite cavité (5) qui en fonctionnement est remplie d'eau par les moyens d'amenée d'eau (10).
  11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'enveloppe (4) est pourvue d'une part d'une ouverture d'admission (6) reliée aux moyens d'amenée d'eau (10), et d'autre part d'au moins une ouverture de sortie (8) faisant partie des moyens (11) de formation dudit au moins un jet d'eau.
  12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 10 ou 11 caractérisé en ce que chaque ouverture de sortie forme un ajutage de formation d'un jet d'eau.
  13. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que le ou chaque ajutage (11) comprend un tube (13) fixé à peu près normalement à la surface de l'enveloppe (4).
  14. Dispositif selon la revendication 8 prise ensemble avec l'une quelconque des revendications 10 à 13, caractérisé en ce que l'enveloppe sphérique (4) comprend deux calottes (50, 52) semi-sphériques et des moyens (54) complémentaires d'assemblage des deux calottes (50; 52) résistants à la pression de l'eau dans la cavité (5).
  15. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la lentille de focalisation est formée par un corps plein (60) en un matériau optiquement transparent dans lequel est ménagé ladite cavité (62), l'indice de réfraction dudit corps plein étant supérieur à celui de l'air, de préférence supérieur à celui de l'eau.
  16. Dispositif selon la revendication 15, caractérisé en ce que ladite cavité (62) est réalisée sous la forme d'un passage central cylindrique de section circulaire.
  17. Dispositif selon la revendication 16, caractérisé en ce qu'une extrémité du passage cylindrique central est reliée à des moyens d'amenée d'eau, et en ce que l'autre extrémité forme ou est adaptée pour être reliée à un ajutage.
  18. Dispositif selon, l'une quelconque des revendications 3 à 17, caractérisé en ce que l'organe de sortie (20) des moyens d'émission (14, 18) des rayons lumineux est disposé à une distance supérieure ou égale à la focale f des moyens optiques d'orientation, en amont de ceux-ci.
  19. Fontaine comprenant des moyens de formation d'au moins un jet, une alimentation d'eau et des moyens d'amenée d'eau reliant l'alimentation aux moyens de formation dudit au moins un jet d'eau, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 18.
  20. Cascade comprenant des moyens de formation d'un jet d'eau plat reliés à une alimentation d'eau, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un dispositif selon la revendication 9 prise ensemble avec l'une quelconque des revendications 1 à 5, 10 à 13 ou 15 à 18.
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