EP1319998A1 - Luminous hands and display device with such hands, especially for a timepiece - Google Patents
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- EP1319998A1 EP1319998A1 EP01204843A EP01204843A EP1319998A1 EP 1319998 A1 EP1319998 A1 EP 1319998A1 EP 01204843 A EP01204843 A EP 01204843A EP 01204843 A EP01204843 A EP 01204843A EP 1319998 A1 EP1319998 A1 EP 1319998A1
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- G04B—MECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
- G04B19/00—Indicating the time by visual means
- G04B19/30—Illumination of dials or hands
- G04B19/305—Illumination of dials or hands the hands carrying the light source
Definitions
- the present invention relates to a needle comprising a part made of a transparent material capable of being illuminated so that the needle becomes bright and visible even in the dark, especially in a device analog display such as that of a timepiece.
- the invention also relates to an analog display device for a room. horology, comprising such hands.
- the invention further relates to a watch comprising such a display device.
- a goal additional consists of arranging a needle of transparent material so as to especially illuminate certain parts of the body of the needle, so that its position be clearly visible to the observer even if the power available to illuminate the needle is weak.
- the present invention relates to a needle for an analog display device, especially in a room timepiece, comprising a piece of transparent material which forms a body and a needle head, said head being centered relative to an axis of rotation of the needle and arranged to receive a light flux on its underside and distribute at least part of this flow in the transparent material, characterized in that the head of the needle comprises a plurality of reflectors distributed in said head and arranged to reflect a part of said luminous flux towards the body of the needle.
- a display device for luminous hands for a timepiece comprising: a dial; needles coaxial arranged above the dial and each comprising a piece in transparent material which forms a head and a needle body, the respective heads needles being superimposed and attached to respective shafts to rotate around a common axis of rotation; and a stationary light source arranged to illuminate all of the needle heads from below by means of a luminous flux substantially parallel to the axis of rotation; the device being characterized in that at at least two of the needles are made in accordance with the first aspect of the invention.
- the reflectors are located roughly the same distance from the axis of rotation, but this distance is different from one needle to another to avoid a reflector a lower needle completely masks a reflector of the overlying needle.
- the reflectors can advantageously be distributed in the head of the needle not only near the body of the needle, but also in parts of the head located at a distance from this body. Intercept a share of the axial luminous flux over different regions around the needle head provides several advantages.
- the reflectors may have a larger total area and therefore intercept more light than a reflector placed opposite the body of the needle as provided for in document WO 96/02810.
- the light source is formed by two or more small elements, spaced from each other around the axis of rotation, an adequate distribution of the reflectors provides a intensity of reflected light which varies less, during the rotation of the needle, than with a single reflector located opposite the body.
- some of the reflectors can advantageously have different respective orientations, which allows light to be preferentially directed towards certain regions of the needle, either to illuminate more specifically these regions, or to obtain a fairly uniform light distribution taking into account the shape of the needle.
- FIG 1 there is shown schematically the outer contour of the case of a wristwatch 1 provided with a time display device including in particular a dial 10, an hour hand 11 and a hand minutes 12, these needles being fixed to respective coaxial shafts 13 and 14 driven by a clockwork movement not shown, in order to revolve around their common axis 15.
- the dial 10 is placed on a dial support 16 and these two elements have a central hole 17 in which is fixed a light guide 18 formed by the wall of a cylindrical tube of transparent material, which extends around shafts 13 and 14.
- the light source 21 is formed by a plurality of light emitting diodes (LEDs) 23 which are distributed around the shafts and mounted on the printed circuit board 20 according to the SMD technique.
- Diodes 23 are preferably in number of three and are distributed uniformly around the axis, in this case at 120 ° from each other. They are all on at the same time time, for example thanks to a control circuit mounted on the card 20 and set action by means of a manual organ such as a push button of the watch.
- the watch movement can be of any type. If he is electronic, it can be mounted either on the underside of the circuit board printed 20, or another card located below.
- the hands 11 and 12 are intended to be internally illuminated by the light source 21, to facilitate the reading of the time and in particular to make it time possible in the dark.
- the dial is not illuminated in the example shown here, but it can be expected, as will be explained later.
- the hour hand 11 has a central metal sleeve 26 and a part 27 ( Figure 4) of transparent material which forms an elongated body 28 and a head circular 29 of the needle, the head 29 having a central hole 30 in which is fixed the sleeve 26.
- the part 27 can advantageously be a part molded in material synthetic, for example PMMA, produced by overmolding on the sleeve metallic. The latter is fixed on the corresponding shaft 14 in the manner usual.
- the body 28 of the needle preferably has a triangular shape or trapezoidal in plan, but other shapes are possible as required.
- the minute hand 12 conventionally arranged above the hour hand 11, also includes a central metal sleeve 32 and a part 33 of transparent material (FIG. 3) comprising an elongated body 34 and a circular head 35 provided with a central hole 36 where the socket 32 is fixed.
- This part transparent 33 can be made in the same way as part 27 on the other needle, with a head of the same size but a longer body.
- the upper side of the head 35 of the minute hand is covered with an opaque cover 37 which has been omitted in Figures 2 and 3 to clarify the drawings.
- reflectors 40 are distributed in the head 29 of the hour hand 11, around the central hole 30 of this head. In the present case, these reflectors are eleven in number and are all located approximately the same distance R1 from the axis of rotation 15. Likewise, several reflectors 41 are distributed in the head 35 of the minute hand 12. In the present case, the reflectors 41 are new and are located substantially at the same distance R2 from the axis 15. This distance R2 is smaller than R1, so that each reflector 41 can always receive a part of the axial light flow coming from the light guide 18 through the needle of the 11 hours, without risking being entirely in the shade of one of the reflectors 40 of this needle. Such a risk is also avoided by the fact that the number and distribution reflectors are different from one needle to another.
- Each of reflectors 40 and 41 is preferably formed by an oblique surface of a hollow 43 (FIG. 6) in the form of dihedral formed in the transparent head of each needle, one of the faces of the dihedral forming the oblique reflector and the other face 44 of the dihedral being substantially vertical, that is to say parallel to the axis of rotation 15, in order to intercept as little as possible of the flow axial light.
- the other faces 45 of each hollow 43 are also vertical for the same reason.
- the transparent part forming the body 28, 34 and the head 29, 35 of each needle is flat, so that the thickness of the head is the same as that of the needle body.
- the reflectors 40 and 41 can extend to across the entire thickness of this piece and are tilted at about 45 ° from axis 15 and to the light beam, to reflect the light from the latter towards the interior of the body of each needle.
- the reflectors 40 and 41 generally have different orientations, on the one hand to distribute the light reflected in the body of the needle and, on the other hand, so that the light reflected by the most distant reflectors from the body passes as much as possible between reflectors located closer to the body. This is why these are more widely spaced than the former.
- the reflectors distant from the body are oriented so as to avoid returning the light to the central hole 30, 36 of the head.
- An opaque coating preferably reflective, is applied to the surface device 46, 47 of each needle head 29, 35 to prevent light leakage outward at this location.
- a needle as described here can also be made of glass cut and polished.
- any light ray arriving from below on a reflector in a direction substantially parallel to the axis 15 undergoes a total internal reflection, provided that the refractive index of the material transparent is greater than ⁇ 2, which is the case for PMMA, for various types of glass and other transparent materials which can be used to make such needles.
- the total internal reflection allows more light energy to be directed towards the body the needle that you could not do with metal reflectors.
- the guide Light 18 can also be made from one of the materials mentioned above.
- the three light-emitting diodes 23 are small and therefore almost point. Each of them emits light with a strong predominance in the axial direction, that is to say parallel to the axis 15. A part of the light which is not parallel to this axis can be reflected by total reflection inside the guide 18 by the cylindrical faces of it. A reflective coating can be applied to the lower part of the lateral surfaces of the guide, where the incident rays are too obliques to fulfill the condition of total internal reflection. However, the intensity of the light coming out of the upper surface of the guide towards the needles is not not uniform all around the beam.
- the distribution of reflectors 40 and 41 is chosen so that the share of reflected light in each needle varies relatively little during rotation of the needle. This distribution therefore depends on the number of diodes forming the source bright 21.
- the light guide 18 As the light guide 18 is fixed relative to the diodes 23, it is possible to give it an optical configuration tending to produce at its output a optimal light beam, either to standardize the light intensity around the perimeter of the beam, so that most light rays have an axial direction at their exit from the guide.
- the underside of the guide may have opposite of each diode a form producing a lens effect, in particular in the form Fresnel lenses. Similar arrangements can be provided on the face upper part of the guide.
- the reflectors 41 are closer to the axis 15, while the reflectors 40 of the other needle are further from the axis.
- the hole 30 of the lower needle 11 is larger and therefore could hardly be bypassed by the reflected light if the reflectors 40 were close to it.
- the light intensity in the axial beam is a little bit larger near the interior, it is better to use this part of the beam to illuminate the needle higher, taking into account the dispersion and light losses in the head of the lower needle.
- a more effective solution is to visualize the body of the needle using one or more light scattering surfaces which are preferably inclined in relation to the general plane of this body, in order to receive light directly from the reflectors, and are covered with white or colored paint, or fluorescent paint.
- the painted areas also facilitate daytime visibility of the needle.
- Figures 5 to 7 show an example of the arrangement of such surfaces diffusing 50 which are formed by the inclined sides of a groove 51 formed in the underside 52 of the body 28 of the hour hand.
- the groove 51 can be formed during the molding of the transparent part.
- Its layout preferably follows outer contour of the body 28 so that the observer can see substantially the same needle shape day and night.
- this arrangement allows placing opaque structural or decorative elements in the middle area of the body the needle.
- the paint can be applied simply in one coat, as it is represented by a bold line in the drawings, or fill the entire groove.
- the other needle will be provided with a similar groove, but having a different layout.
- diffusing surfaces 54 are formed directly by inclined sides of the underside of the body 28 of the needle.
- the number of luminous needles is not limited to two.
- a watch with a second hand in the center it can also be bright and made according to the principles set out above, so that the three coaxial hands are lit by the same axial light beam.
- a non-luminous central second hand carried by a shaft which crosses the sleeve 32 and the cover 37 of the minute hand 12.
- a needle produced according to the principles of the present invention can also be used as single hand of any indicator, for example on the dashboard of a automobile.
- the plurality of reflectors distributed in the head of a needle according to the invention may also include reflectors arranged along the peripheral surface of the needle head and having an inclination close to 45 °.
- this peripheral surface will preferably have a serrated shape, so that these reflectors direct the reflected light towards the body of the needle.
- the body of the needle can have a variable thickness, for example thanks to a lower face which rises towards the point of the needle and which reflects upwards the incident rays.
- This side inclined longitudinally may also have diffusing surfaces.
- a thin plastic needle body is relatively deformable, in particular by thermal effects, provision can be made for stiffen by means of external or internal metallic elements, for example a radial bar welded to the central bush.
- the light source 21 can be in other forms. We can in particular to use elongated or even annular light sources, to ensure better uniformity of light intensity around the axis.
- the dial support 16 could be made of transparent material and combined with guide 18 in order to conduct part of the light from the source 21 below the dial to make certain light openings of the dial and / or hour markers arranged thereon.
- the annular light guide 18 could be rotatable and secured to the nearest transparent part of the needle, in this case the hour hand 11 in the example of figure 1, in order to avoid a loss of light between these two elements.
- the manufacture of this part would be more expensive than that of a flat needle.
Abstract
Description
La présente invention concerne une aiguille comportant une pièce faite d'un matériau transparent et susceptible d'être illuminée pour que l'aiguille devienne lumineuse et visible même dans l'obscurité, en particulier dans un dispositif d'affichage analogique tel que celui d'une pièce d'horlogerie.The present invention relates to a needle comprising a part made of a transparent material capable of being illuminated so that the needle becomes bright and visible even in the dark, especially in a device analog display such as that of a timepiece.
L'invention concerne aussi un dispositif d'affichage analogique pour une pièce d'horlogerie, comportant de telles aiguilles. L'invention concerne en outre une montre comportant un tel dispositif d'affichage.The invention also relates to an analog display device for a room. horology, comprising such hands. The invention further relates to a watch comprising such a display device.
Actuellement, il est courant d'utiliser une aiguille en matière transparente colorée qu'on éclaire intérieurement pour qu'elle apparaisse lumineuse, en particulier pour faciliter la lecture nocturne d'un indicateur analogique tel que l'indicateur de vitesse dans un véhicule automobile. On trouve par exemple dans les publications de brevets WO 96/02810, US 5 546 888 et DE 38 17 874 la description de dispositifs dans lesquels un faisceau lumineux, produit par une source fixe, pénètre axialement dans un moyeu rotatif transparent de l'aiguille unique et atteint une surface de réflexion qui répartit la lumière dans le corps allongé de l'aiguille. Pour que le corps de l'aiguille apparaisse suffisamment et uniformément lumineux, il est connu d'y incorporer une substance fluorescente. Toutefois, la consommation d'énergie électrique de ces dispositifs a limité leurs applications jusqu'à présent.Currently, it is common to use a needle made of transparent material colored that we light up internally so that it appears luminous, in particular to facilitate the night reading of an analog indicator such as the speed in a motor vehicle. We find for example in the publications of WO 96/02810, US 5,546,888 and DE 38 17,874 the description of devices in which a light beam, produced by a stationary source, penetrates axially in a transparent rotating hub of the single needle and reaches a surface of reflection which distributes the light in the elongated body of the needle. So that the body of the needle appears sufficiently and uniformly luminous, it is known to incorporate a fluorescent substance. However, energy consumption electrical devices have limited their applications so far.
L'idée d'éclairer intérieurement les aiguilles d'une pièce d'horlogerie dans le même but est déjà ancienne, mais ne peut pas être mise en pratique de la même façon que dans les dispositifs susmentionnés, surtout à cause de la disposition coaxiale des aiguilles des heures, des minutes et éventuellement des secondes, et de la superposition des têtes circulaires des aiguilles. Pour atteindre la tête de l'aiguille supérieure, le faisceau lumineux axial doit traverser la tête de chaque aiguille sous-jacente, où le flux de lumière doit à la fois être divisé et dirigé d'une part vers le corps de l'aiguille et d'autre part vers l'aiguille sus-jacente. En outre, comme la zone de l'axe de rotation est généralement occupée par un arbre opaque, la lumière ne peut pas passer dans cette zone, sauf si l'on utilise un arbre transparent. Il en résulte alors des difficultés particulières pour distribuer la lumière.The idea of internally lighting the hands of a timepiece in the same goal is already old, but cannot be practiced in the same way so that in the aforementioned devices, mainly because of the layout coaxial of the hour, minute and possibly second hands, and the superposition of the circular heads of the needles. To reach the needle head upper, the axial light beam must pass through the head of each underlying needle, where the light flow must be both divided and directed on the one hand towards the body from the needle and on the other hand towards the overlying needle. Also, like the axis area of rotation is generally occupied by an opaque tree, the light cannot go through this area, unless you are using a transparent tree. This then results in particular difficulties in distributing light.
Dans le brevet suisse no. 160 797 publié en 1933, il est prévu de réaliser chacune des deux aiguilles d'une grande horloge sous forme d'un caisson creux ayant un fond clair ou réfléchissant et un couvercle translucide mat. Un groupe de trois lampes fixes réparties autour des arbres coaxiaux des aiguilles produit un faisceau lumineux axial qui pénètre par l'arrière dans la tête de chaque aiguille, où un miroir répartit la lumière vers l'ensemble du fond du caisson. Le miroir d'une des aiguilles est décalé en direction radiale par rapport au miroir de l'autre pour éviter de l'ombrager. Ainsi, la majorité de la lumière émise par les lampes est perdue parce qu'elle passe à côté des miroirs. De plus, une telle construction à aiguilles creuses est évidemment trop volumineuse pour être applicable à une montre.In Swiss patent no. 160,797 published in 1933, it is planned to carry out each of the two hands of a large clock in the form of a hollow box having a clear or reflective background and a translucent mat cover. A group of three fixed lamps distributed around the coaxial shafts of the needles produces a beam axial light which penetrates from the rear into the head of each needle, where a mirror distributes the light to the entire bottom of the box. The mirror of one of the hands is offset in the radial direction relative to the mirror of the other to avoid shading. Thus, the majority of the light emitted by the lamps is lost because it passes to side of the mirrors. In addition, such a hollow needle construction is obviously too large to be applicable to a watch.
D'autre part, il a été proposé d'éclairer les aiguilles d'une pièce d'horlogerie au moyen d'éléments électroluminescents fixés au corps transparent ou translucide de chaque aiguille (voir par exemple le brevet US 5 623 456). Un tel système a l'inconvénient de nécessiter des contacts électriques tournants qui prennent de la place et sont peu fiables à la longue.On the other hand, it has been proposed to illuminate the hands of a timepiece with by means of electroluminescent elements fixed to the transparent or translucent body of each needle (see for example US Pat. No. 5,623,456). Such a system has the disadvantage of requiring rotating electrical contacts which take place and are unreliable in the long run.
Dans les dessins de la demande de brevet JP 55-60894, on voit une pièce d'horlogerie à deux aiguilles lumineuses coaxiales faites d'une matière transparente et ayant des surfaces diffusantes. Les têtes circulaires superposées de ces aiguilles sont illuminées par un faisceau axial provenant d'une source fixe, en face de laquelle la tête de l'aiguille des heures présente une rainure annulaire à profil transversal semi-circulaire. Au-dessus de cette rainure, la face supérieure de cette tête comporte un bourrelet annulaire pourvu d'une surface diffusante pour transmettre de la lumière vers une rainure annulaire semblable de la tête de l'aiguille des minutes. Toutefois cette construction n'a pas rencontré de succès commercial, probablement à cause d'une répartition insatisfaisante de la lumière dans les aiguilles.In the drawings of patent application JP 55-60894, we see a part timepiece with two coaxial luminous hands made of a transparent material and having diffusing surfaces. The superimposed circular heads of these needles are illuminated by an axial beam coming from a stationary source, in front of which the head of the hour hand has an annular groove with a semi-circular transverse profile. Above this groove, the upper face of this head has a annular bead provided with a diffusing surface for transmitting light toward a similar annular groove in the head of the minute hand. However this construction did not meet commercial success, probably because an unsatisfactory distribution of light in the hands.
Pour permettre un affichage analogique au moyen d'aiguilles lumineuses dans des appareils portables où l'énergie électrique disponible est très limitée, comme dans les montres, il existe donc le besoin d'un dispositif capable d'assurer un éclairement suffisant d'au moins une partie de chaque aiguille à partir d'une ou plusieurs sources lumineuses fixes de faible puissance. En particulier par rapport à l'art antérieur, on vise à augmenter le rendement lumineux, c'est à dire la part de la lumière émise par la source qui est effectivement renvoyée par les aiguilles vers un observateur. Un but supplémentaire consiste à agencer une aiguille en matière transparente de façon à illuminer plus spécialement certaines parties du corps de l'aiguille, afin que sa position soit clairement visible par l'observateur même si la puissance disponible pour illuminer l'aiguille est faible.To allow analog display by means of luminous hands in portable devices where the available electrical energy is very limited, as in watches, so there is a need for a device capable of providing lighting sufficient at least part of each needle from one or more sources low power fixed lights. In particular compared to the prior art, we aims to increase the light output, i.e. the share of light emitted by the source which is actually returned by the needles to an observer. A goal additional consists of arranging a needle of transparent material so as to especially illuminate certain parts of the body of the needle, so that its position be clearly visible to the observer even if the power available to illuminate the needle is weak.
A cet effet, selon un premier aspect, la présente invention concerne une aiguille pour un dispositif d'affichage analogique, notamment dans une pièce d'horlogerie, comportant une pièce en matériau transparent qui forme un corps et une tête de l'aiguille, ladite tête étant centrée par rapport à un axe de rotation de l'aiguille et agencée pour recevoir un flux lumineux sur sa face inférieure et répartir au moins une partie de ce flux dans le matériau transparent, caractérisée en ce que la tête de l'aiguille comporte une pluralité de réflecteurs répartis dans ladite tête et agencés pour réfléchir une part dudit flux lumineux vers le corps de l'aiguille.To this end, according to a first aspect, the present invention relates to a needle for an analog display device, especially in a room timepiece, comprising a piece of transparent material which forms a body and a needle head, said head being centered relative to an axis of rotation of the needle and arranged to receive a light flux on its underside and distribute at least part of this flow in the transparent material, characterized in that the head of the needle comprises a plurality of reflectors distributed in said head and arranged to reflect a part of said luminous flux towards the body of the needle.
Selon un autre aspect de l'invention, il est prévu un dispositif d'affichage à aiguilles lumineuses pour une pièce d'horlogerie, comportant : un cadran; des aiguilles coaxiales disposées au-dessus du cadran et comportant chacune une pièce en matériau transparent qui forme une tête et un corps d'aiguille, les têtes respectives des aiguilles étant superposées et fixées à des arbres respectifs pour tourner autour d'un axe de rotation commun; et une source stationnaire d'éclairage agencée pour éclairer par-dessous l'ensemble des têtes des aiguilles au moyen d'un flux lumineux sensiblement parallèle à l'axe de rotation; le dispositif étant caractérisé en ce qu'au moins deux des aiguilles sont réalisées conformément au premier aspect de l'invention. De préférence, dans chaque aiguille considérée individuellement, les réflecteurs sont situés sensiblement à la même distance de l'axe de rotation, mais cette distance est différente d'une aiguille à une autre afin d'éviter qu'un réflecteur d'une aiguille inférieure masque entièrement un réflecteur de l'aiguille sus-jacente.According to another aspect of the invention, there is provided a display device for luminous hands for a timepiece, comprising: a dial; needles coaxial arranged above the dial and each comprising a piece in transparent material which forms a head and a needle body, the respective heads needles being superimposed and attached to respective shafts to rotate around a common axis of rotation; and a stationary light source arranged to illuminate all of the needle heads from below by means of a luminous flux substantially parallel to the axis of rotation; the device being characterized in that at at least two of the needles are made in accordance with the first aspect of the invention. Preferably, in each needle considered individually, the reflectors are located roughly the same distance from the axis of rotation, but this distance is different from one needle to another to avoid a reflector a lower needle completely masks a reflector of the overlying needle.
Grâce à ces dispositions, les réflecteurs peuvent avantageusement être répartis dans la tête de l'aiguille non seulement à proximité du corps de l'aiguille, mais aussi dans des parties de la tête situées à distance de ce corps. Intercepter ainsi une part du flux lumineux axial sur différentes régions du pourtour de la tête d'aiguille offre plusieurs avantages. Les réflecteurs peuvent avoir une plus grande surface totale et donc intercepter plus de lumière qu'un réflecteur disposé en face du corps de l'aiguille comme le prévoit le document WO 96/02810. Lorsque la source de lumière est formée par deux ou plusieurs éléments de petite taille, espacés les uns des autres autour de l'axe de rotation, une répartition adéquate des réflecteurs fournit une intensité de lumière réfléchie qui varie moins, au cours de la rotation de l'aiguille, qu'avec un réflecteur unique situé en face du corps. De plus, certains des réflecteurs peuvent avantageusement avoir des orientations respectives différentes, ce qui permet de diriger de la lumière de manière préférentielle vers certaines régions de l'aiguille, soit pour illuminer plus spécialement ces régions, soit pour obtenir une répartition assez uniforme de la lumière en tenant compte de la forme de l'aiguille.Thanks to these arrangements, the reflectors can advantageously be distributed in the head of the needle not only near the body of the needle, but also in parts of the head located at a distance from this body. Intercept a share of the axial luminous flux over different regions around the needle head provides several advantages. The reflectors may have a larger total area and therefore intercept more light than a reflector placed opposite the body of the needle as provided for in document WO 96/02810. When the light source is formed by two or more small elements, spaced from each other around the axis of rotation, an adequate distribution of the reflectors provides a intensity of reflected light which varies less, during the rotation of the needle, than with a single reflector located opposite the body. In addition, some of the reflectors can advantageously have different respective orientations, which allows light to be preferentially directed towards certain regions of the needle, either to illuminate more specifically these regions, or to obtain a fairly uniform light distribution taking into account the shape of the needle.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description d'un mode de réalisation préféré, présenté ci dessous à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés, dans lesquels :
- la figure 1 est une vue schématique en coupe verticale d'un dispositif d'affichage analogique de l'heure au moyen d'aiguilles lumineuses selon l'invention dans une montre;
- la figure 2 est une vue de dessus des aiguilles des heures et des minutes représentées dans la figure 1;
- la figure 3 est une vue en perspective de l'aiguille des minutes;
- la figure 4 est une vue en perspective de l'aiguille des heures;
- la figure 5 représente plus en détail l'aiguille des heures, vue de dessus;
- la figure 6 est une vue en coupe suivant la ligne VI-VI de la figure 5;
- la figure 7 est une vue en coupe suivant la ligne VII-VII de la figure 5; et
- la figure 8 est une vue analogue à la figure 7 et représente une variante d'exécution.
- Figure 1 is a schematic vertical sectional view of an analog time display device by means of luminous hands according to the invention in a watch;
- Figure 2 is a top view of the hour and minute hands shown in Figure 1;
- Figure 3 is a perspective view of the minute hand;
- Figure 4 is a perspective view of the hour hand;
- Figure 5 shows in more detail the hour hand, seen from above;
- Figure 6 is a sectional view along line VI-VI of Figure 5;
- Figure 7 is a sectional view along line VII-VII of Figure 5; and
- Figure 8 is a view similar to Figure 7 and shows an alternative embodiment.
Dans la figure 1, on a représenté schématiquement le contour extérieur de la
boíte d'une montre-bracelet 1 pourvue d'un dispositif d'affichage de l'heure
comprenant notamment un cadran 10, une aiguille des heures 11 et une aiguille des
minutes 12, ces aiguilles étant fixées à des arbres respectifs coaxiaux 13 et 14
entraínés par un mouvement d'horlogerie non représenté, afin de tourner autour de
leur axe commun 15. Le cadran 10 est posé sur un support de cadran 16 et ces deux
éléments comportent un orifice central 17 dans lequel est fixé un guide de lumière 18
formé par la paroi d'un tube cylindrique en matériau transparent, qui s'étend autour
des arbres 13 et 14. Au-dessous du support 16 se trouve une carte à circuits
imprimés 20 portant une source de lumière 21 vis-à-vis de la face inférieure 22 du
guide de lumière 18, pour produire un faisceau lumineux dirigé essentiellement
axialement, c'est à dire parallèle à l'axe 15, qui est conduit dans cette direction par le
guide 18. Dans le présent exemple, la source lumineuse 21 est formée par une
pluralité de diodes électroluminescentes (LED) 23 qui sont réparties autour des arbres
et montées sur la carte à circuits imprimés 20 selon la technique SMD. Les diodes 23
sont de préférence en nombre de trois et sont réparties uniformément autour de l'axe,
en l'occurrence à 120° les unes des autres. Elles sont allumées toutes en même
temps, par exemple grâce à un circuit de commande monté sur la carte 20 et mis en
action au moyen d'un organe manuel tel qu'un bouton-poussoir de la montre.In Figure 1, there is shown schematically the outer contour of the
case of a wristwatch 1 provided with a time display device
including in particular a
Le mouvement d'horlogerie peut être d'un type quelconque. S'il est électronique, il peut être monté soit sur la face inférieure de la carte à circuits imprimés 20, soit une autre carte située au-dessous.The watch movement can be of any type. If he is electronic, it can be mounted either on the underside of the circuit board printed 20, or another card located below.
Les aiguilles 11 et 12 sont destinées à être illuminées intérieurement par la
source lumineuse 21, pour faciliter la lecture de l'heure et en particulier rendre celle-ci
possible dans l'obscurité. Un éclairage du cadran n'est pas réalisé dans l'exemple
représenté ici, mais il peut être prévu, comme on l'expliquera plus loin.The
Dans la figure 2, l'aiguille des heures 11 est représentée en traits interrompus
parce qu'elle y est masquée par l'aiguille des minutes 12. Dans les figures 3 à 6, on a
omis la douille centrale de chaque aiguille afin de montrer seulement la pièce
transparente de l'aiguille.In Figure 2, the
L'aiguille des heures 11 comporte une douille centrale métallique 26 et une
pièce 27 (figure 4) en matériau transparent qui forme un corps allongé 28 et une tête
circulaire 29 de l'aiguille, la tête 29 ayant un trou central 30 dans lequel est fixée la
douille 26. La pièce 27 peut avantageusement être une pièce moulée en matière
synthétique, par exemple en PMMA, fabriquée par surmoulage sur la douille
métallique. Cette dernière est fixée sur l'arbre correspondant 14 de la façon
habituelle. Le corps 28 de l'aiguille a de préférence une forme triangulaire ou
trapézoïdale en plan, mais d'autres formes sont possibles selon les besoins.The
L'aiguille des minutes 12, disposée de manière classique au-dessus de
l'aiguille des heures 11, comporte également une douille centrale métallique 32 et une
pièce 33 en matériau transparent (figure 3) comprenant un corps allongé 34 et une
tête circulaire 35 pourvue d'un trou central 36 où est fixée la douille 32. Cette pièce
transparente 33 peut être réalisée de la même façon que la pièce 27 de l'autre
aiguille, avec une tête de même taille mais un corps plus long. La face supérieure de
la tête 35 de l'aiguille des minutes est recouverte d'un capot opaque 37 qui a été omis
dans les figures 2 et 3 afin de clarifier les dessins.The
Plusieurs réflecteurs 40 sont répartis dans la tête 29 de l'aiguille des heures
11, autour du trou central 30 de cette tête. Dans le cas présent, ces réflecteurs sont
au nombre de onze et sont tous situés sensiblement à une même distance R1 de l'axe
de rotation 15. De même, plusieurs réflecteurs 41 sont répartis dans la tête 35 de
l'aiguille des minutes 12. Dans le cas présent, les réflecteurs 41 sont au nombre de
neuf et sont situés sensiblement à une même distance R2 de l'axe 15. Cette distance
R2 est plus petite que R1, afin que chaque réflecteur 41 puisse toujours recevoir une
part du flux axial de lumière provenant du guide de lumière 18 à travers l'aiguille des
heures 11, sans risquer d'être entièrement dans l'ombre d'un des réflecteurs 40 de
cette aiguille. Un tel risque est aussi évité par le fait que le nombre et la répartition
des réflecteurs sont différents d'une aiguille à l'autre. Chacun des réflecteurs 40 et 41
est formé de préférence par une surface oblique d'un creux 43 (figure 6) en forme de
dièdre ménagé dans la tête transparente de chaque aiguille, l'une des faces du dièdre
formant le réflecteur oblique et l'autre face 44 du dièdre étant sensiblement verticale,
c'est-à-dire parallèle à l'axe de rotation 15, afin d'intercepter le moins possible du flux
lumineux axial. Les autres faces 45 de chaque creux 43 sont également verticales
pour la même raison.
Dans l'exemple représenté, la pièce transparente formant le corps 28, 34 et la
tête 29, 35 de chaque aiguille est plate, de sorte que l'épaisseur de la tête est la
même que celle du corps de l'aiguille. Les réflecteurs 40 et 41 peuvent s'étendre à
travers toute l'épaisseur de cette pièce et sont inclinés à environ 45° par rapport à
l'axe 15 et au faisceau lumineux, pour réfléchir la lumière de ce dernier vers l'intérieur
du corps de chaque aiguille. Dans les vues en plan des figures 2 et 5, on remarque
que les réflecteurs 40 et 41 ont généralement des orientations différentes, d'une part
pour répartir la lumière réfléchie dans le corps de l'aiguille et, d'autre part, pour que la
lumière réfléchie par les réflecteurs les plus éloignés du corps passe autant que
possible entre les réflecteurs situés plus près du corps. C'est pourquoi ces derniers
sont plus espacés que les premiers. En outre, les réflecteurs éloignés du corps sont
orientés de façon à éviter de renvoyer la lumière vers le trou central 30, 36 de la tête.
Un revêtement opaque, de préférence réfléchissant, est appliqué sur la surface
périphérique 46, 47 de chaque tête d'aiguille 29, 35 pour prévenir la fuite de lumière
vers l'extérieur à cet endroit.In the example shown, the transparent part forming the
On notera qu'une aiguille telle que décrite ici peut aussi être réalisée en verre taillé et poli.Note that a needle as described here can also be made of glass cut and polished.
Grâce à l'inclinaison d'environ 45° des réflecteurs, tout rayon lumineux arrivant
du bas sur un réflecteur dans une direction sensiblement parallèle à l'axe 15 subit une
réflexion totale interne, à condition que l'indice de réfraction de la matière
transparente soit supérieur à √2, ce qui est le cas du PMMA, des divers types de verre
et d'autres matières transparentes utilisables pour réaliser de telles aiguilles. La
réflexion totale interne permet de conduire plus d'énergie lumineuse vers le corps de
l'aiguille qu'on ne pourrait le faire avec des réflecteurs métalliques. Le guide de
lumière 18 peut également être fait d'un des matériaux mentionnés ci-dessus.Thanks to the inclination of approximately 45 ° of the reflectors, any light ray arriving
from below on a reflector in a direction substantially parallel to the
Les trois diodes électroluminescentes 23 sont de petite taille et donc quasi
ponctuelles. Chacune d'elle émet de la lumière avec une forte prédominance dans la
direction axiale, c'est-à-dire parallèle à l'axe 15. Une part de la lumière qui n'est pas
parallèle à cet axe peut être réfléchie par réflexion totale à l'intérieur du guide 18 par
les faces cylindriques de celui-ci. Un revêtement réfléchissant peut être appliqué sur
la partie inférieure des surfaces latérales du guide, là où les rayons incidents sont trop
obliques pour remplir la condition de réflexion totale interne. Cependant, l'intensité de
la lumière sortant de la surface supérieure du guide en direction des aiguilles n'est
pas uniforme sur tout le pourtour du faisceau. La répartition des réflecteurs 40 et 41,
telle que représentée dans les figures 2 à 5, est choisie de façon que la part de
lumière réfléchie dans chaque aiguille varie relativement peu au cours de la rotation
de l'aiguille. Cette répartition dépend donc du nombre de diodes formant la source
lumineuse 21. The three light-emitting
Comme le guide de lumière 18 est fixe par rapport aux diodes 23, il est
possible de lui donner une configuration optique tendant à produire à sa sortie un
faisceau lumineux optimal, soit pour uniformiser l'intensité lumineuse sur le pourtour
du faisceau, soit pour que la plupart des rayons lumineux aient une direction axiale à
leur sortie du guide. Par exemple, la face inférieure du guide peut présenter vis-à-vis
de chaque diode une forme produisant un effet de lentille, notamment sous la forme
de lentilles de Fresnel. Des dispositions analogues peuvent être prévues sur la face
supérieure du guide.As the
On remarque que c'est dans l'aiguille supérieure, ici l'aiguille des minutes 12,
que les réflecteurs 41 sont plus proches de l'axe 15, tandis que les réflecteurs 40 de
l'autre aiguille sont plus éloignés de l'axe. Il y a deux raisons à cela. D'une part, le trou
30 de l'aiguille inférieure 11 est plus grand et pourrait donc difficilement être
contourné par la lumière réfléchie si les réflecteurs 40 étaient proches de lui. D'autre
part, comme l'intensité de la lumière dans le faisceau axial est un peu plus grande
près de l'intérieur, il vaut mieux d'utiliser cette partie du faisceau pour éclairer l'aiguille
supérieure, compte tenu de la dispersion et des pertes de lumière dans la tête de
l'aiguille inférieure.We notice that it is in the upper hand, here the
Avec un tel agencement, des simulations numériques ont montré qu'il est
possible d'obtenir une excellente uniformité de l'intensité d'éclairage de chaque corps
d'aiguille au cours de la rotation, ainsi qu'un bon rendement lumineux, ce rendement
étant défini comme le rapport entre la puissance lumineuse traversant une section
transversale à la base du corps 28, 34 d'une des deux aiguilles et la puissance
lumineuse totale de la source 21. On a trouvé par le calcul des valeurs de rendement
de l'ordre de 3,8 % à 4.5 % avec l'agencement représenté, alors que les rendements
obtenus avec des réflecteurs situés seulement en face du corps de l'aiguille sont
voisins de 2 % seulement.With such an arrangement, numerical simulations have shown that it is
possible to obtain an excellent uniformity of the lighting intensity of each body
needle during rotation, as well as a good light output, this output
being defined as the ratio between the light power passing through a section
transverse to the base of the
Pour visualiser nettement la position de chaque aiguille au moyen de la lumière ainsi réfléchie vers l'intérieur du corps transparent de l'aiguille, une solution avantageuse consiste à ménager des surfaces de diffusion de lumière à des endroits appropriés, en particulier sur la face inférieure de ce corps. Dans l'art antérieur, il a été proposé de réaliser de telles surfaces diffusantes grâce à une structure dépolie ou granuleuse de la surface de la matière transparente. Avec la faible puissance lumineuse disponible dans le dispositif décrit ici, ce mode de réalisation des surfaces diffusantes n'est pas optimal, car l'éclairement des surfaces reste trop faible.To clearly see the position of each needle using the light thus reflected towards the inside of the transparent body of the needle, a solution advantageous consists in providing light scattering surfaces in places suitable, especially on the underside of this body. In the prior art, it has been proposed to realize such diffusing surfaces thanks to a frosted structure or grainy from the surface of the transparent material. With low power light available in the device described here, this embodiment of the surfaces diffusing is not optimal, since the illumination of the surfaces remains too low.
Une solution plus efficace consiste à visualiser le corps de l'aiguille au moyen
d'une ou plusieurs surfaces de diffusion de lumière qui sont de préférence inclinées
par rapport au plan général de ce corps, afin de recevoir directement de la lumière
provenant des réflecteurs, et sont recouvertes d'une peinture blanche ou colorée, ou
d'une peinture fluorescente. Les zones peintes facilitent en outre la visibilité diurne de
l'aiguille. Les figures 5 à 7 montrent un exemple de disposition de telles surfaces
diffusantes 50 qui sont formées par les flancs inclinés d'une rainure 51 ménagée dans
la face inférieure 52 du corps 28 de l'aiguille des heures. La rainure 51 peut être
formée lors du moulage de la pièce transparente. Son tracé suit de préférence le
contour extérieur du corps 28 afin que l'observateur puisse voir sensiblement la même
forme de l'aiguille de jour et de nuit. De plus, cette disposition permet de placer des
éléments structurels ou décoratifs opaques dans la zone médiane du corps de
l'aiguille. La peinture peut être appliquée simplement en une couche, comme elle est
représentée par un trait gras dans les dessins, ou remplir toute la rainure. L'autre
aiguille sera pourvue d'une rainure analogue, mais ayant un tracé différent.A more effective solution is to visualize the body of the needle using
one or more light scattering surfaces which are preferably inclined
in relation to the general plane of this body, in order to receive light directly
from the reflectors, and are covered with white or colored paint, or
fluorescent paint. The painted areas also facilitate daytime visibility of
the needle. Figures 5 to 7 show an example of the arrangement of such surfaces
diffusing 50 which are formed by the inclined sides of a
Dans la variante représentée à la figure 8, des surfaces diffusantes 54 sont
formées directement par des flancs inclinés de la face inférieure du corps 28 de
l'aiguille.In the variant shown in FIG. 8, diffusing
Les exemples décrits ci-dessus peuvent faire l'objet de multiples modifications
ou variantes sans sortir du cadre de l'invention, tel que défini par les revendications
annexées. En particulier, le nombre des aiguilles lumineuses n'est pas limité à deux.
Par exemple dans une montre ayant une aiguille de seconde au centre, celle-ci peut
aussi être lumineuse et réalisée selon les principes exposés ci-dessus, de sorte que
les trois aiguilles coaxiales sont éclairées par le même faisceau lumineux axial. Dans
une autre exécution du dispositif d'affichage illustré par la figure 1, on pourrait ajouter
une aiguille de seconde centrale non lumineuse, portée par un arbre qui traverse la
douille 32 et le couvercle 37 de l'aiguille des minutes 12. Bien entendu, une aiguille
réalisée selon les principes de la présente invention peut aussi être utilisée comme
aiguille unique d'un indicateur quelconque, par exemple sur le tableau de bord d'une
automobile.The examples described above can be subject to multiple modifications
or variants without departing from the scope of the invention, as defined by the claims
attached. In particular, the number of luminous needles is not limited to two.
For example, in a watch with a second hand in the center, it can
also be bright and made according to the principles set out above, so that
the three coaxial hands are lit by the same axial light beam. In
another embodiment of the display device illustrated in Figure 1, we could add
a non-luminous central second hand, carried by a shaft which crosses the
La pluralité de réflecteurs répartis dans la tête d'une aiguille selon l'invention peut également comporter des réflecteurs disposés le long de la surface périphérique de la tête de l'aiguille et présentant une inclinaison proche de 45°. Dans ce cas, cette surface périphérique aura de préférence une forme dentelée, afin que ces réflecteurs dirigent la lumière réfléchie vers le corps de l'aiguille.The plurality of reflectors distributed in the head of a needle according to the invention may also include reflectors arranged along the peripheral surface of the needle head and having an inclination close to 45 °. In this case, this peripheral surface will preferably have a serrated shape, so that these reflectors direct the reflected light towards the body of the needle.
Au lieu d'être plat, le corps de l'aiguille peut avoir une épaisseur variable, par exemple grâce à une face inférieure qui monte en direction de la pointe de l'aiguille et qui réfléchit vers le haut les rayons incidents. Cette face inclinée longitudinalement peut aussi comporter des surfaces diffusantes. Instead of being flat, the body of the needle can have a variable thickness, for example thanks to a lower face which rises towards the point of the needle and which reflects upwards the incident rays. This side inclined longitudinally may also have diffusing surfaces.
Etant donné qu'un corps d'aiguille mince en matière synthétique est relativement déformable, notamment par des effets thermiques, on peut prévoir de le rigidifier au moyen d'éléments métalliques extérieurs ou intérieurs, par exemple un barreau radial soudé à la douille centrale.Since a thin plastic needle body is relatively deformable, in particular by thermal effects, provision can be made for stiffen by means of external or internal metallic elements, for example a radial bar welded to the central bush.
Au lieu d'être formée par les trois diodes électroluminescentes 23 décrites ci-dessous,
la source d'éclairage 21 peut se présenter sous d'autres formes. On peut
notamment utiliser des sources lumineuses de forme allongée ou même annulaire,
pour assurer une meilleure uniformité de l'intensité lumineuse autour de l'axe.Instead of being formed by the three light-emitting
Selon une variante non représentée, le support de cadran 16 pourrait être
réalisé en matériau transparent et combiné au guide 18 afin de conduire une partie de
la lumière de la source 21 par-dessous le cadran pour rendre lumineuses certaines
ouvertures du cadran et/ou des index horaires disposés sur celui-ci.According to a variant not shown, the
Selon une autre variante, le guide annulaire de lumière 18 pourrait être rotatif
et solidaire de la pièce transparente de l'aiguille la plus proche, en l'occurrence
l'aiguille des heures 11 dans l'exemple de la figure 1, afin d'éviter une perte de lumière
entre ces deux éléments. Par contre, la fabrication de cette pièce serait plus coûteuse
que celle d'une aiguille plate.According to another variant, the annular
Claims (16)
caractérisée en ce que la tête (29, 35) de l'aiguille comporte une pluralité de réflecteurs (40, 41) répartis dans ladite tête et agencés pour réfléchir une part dudit flux lumineux vers le corps (28, 34) de l'aiguille.Needle (11, 12) for an analog display device, in particular in a timepiece, comprising a piece of transparent material (27, 33) which forms a body (28, 34) and a head (29, 35) of the needle, said head being centered with respect to an axis of rotation (15) of the needle and arranged to receive a light flux on its underside and to distribute at least part of this flux in the transparent material,
characterized in that the head (29, 35) of the needle comprises a plurality of reflectors (40, 41) distributed in said head and arranged to reflect a part of said light flux towards the body (28, 34) of the needle .
caractérisé en ce qu'au moins deux des aiguilles (11, 12) sont réalisées selon l'une des revendications précédentes.
characterized in that at least two of the needles (11, 12) are produced according to one of the preceding claims.
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