EP1637800A1 - Feu de signalisation, en particulier pour véhicule automobile - Google Patents
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- EP1637800A1 EP1637800A1 EP05291918A EP05291918A EP1637800A1 EP 1637800 A1 EP1637800 A1 EP 1637800A1 EP 05291918 A EP05291918 A EP 05291918A EP 05291918 A EP05291918 A EP 05291918A EP 1637800 A1 EP1637800 A1 EP 1637800A1
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F21—LIGHTING
- F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
- F21S43/00—Signalling devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. brake lamps, direction indicator lights or reversing lights
- F21S43/40—Signalling devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. brake lamps, direction indicator lights or reversing lights characterised by the combination of reflectors and refractors
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- F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
- F21S43/00—Signalling devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. brake lamps, direction indicator lights or reversing lights
- F21S43/20—Signalling devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. brake lamps, direction indicator lights or reversing lights characterised by refractors, transparent cover plates, light guides or filters
- F21S43/26—Refractors, transparent cover plates, light guides or filters not provided in groups F21S43/235 - F21S43/255
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- F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
- F21S43/00—Signalling devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. brake lamps, direction indicator lights or reversing lights
- F21S43/30—Signalling devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. brake lamps, direction indicator lights or reversing lights characterised by reflectors
Definitions
- the invention relates to a lighting and / or signaling device for a vehicle, more particularly a signaling light for a motor vehicle, of the type which comprises: a concave mirror of revolution around the optical axis admitting a focus on this axis; a light source arranged at or near the home; and an optic located in front of the light source.
- a traffic light of this kind is known in particular from FR-A-2745365.
- Such a traffic light may serve as an indicator of a change of direction, a reversing light or any other light used on a motor vehicle.
- the object of the invention is, above all, to provide a signaling light of small dimensions having a maximum light output so that a high level of performance can be obtained in a small space, with a low power light source, considering the thermal requirements and the service life.
- the proposed solution makes it possible to capture a large luminous flux regardless of the orientation, axial or transverse, of the filament of the light source.
- the invention relates to a traffic light, in particular for a motor vehicle, comprising: a concave mirror around the optical axis and a focus on this axis; a light source arranged at or near the home; and an optic located in front of the light source.
- the optics is provided for straightening the light rays coming from the mirror and the mirror comprises a reflector converging and enveloping with respect to the light source, the optics being formed by a disc of transparent material orthogonal to the axis optical and centered on this axis, a face of the disc comprising prisms or pavers operating by refraction to straighten the light rays.
- the term "fire” is used for the sake of brevity, to designate any lighting and / or vehicle signaling device.
- a "convergent" mirror is understood to mean a mirror such that, if we consider the straight line passing through the optical axis and the focus, the rays reflected by the said mirror converge towards a point on this line.
- straightening the light rays is understood to mean replacing the rays in a direction close to the optical axis, or even attenuating their convergence, so that, on average, those they are deviated by approaching an orientation parallel to the optical axis.
- the mirror has an inner surface of revolution having a convergent meridian.
- the meridian of the internal surface of the mirror is a curve arc or a conical arc, the conic having a focus coinciding with that of the reflector.
- the mirror comprises a reflector with an inner surface of revolution having a meridian formed by a conical arc whose geometric axis is inclined at an angle, with respect to the axis of revolution, in a direction which makes the reflector wrapping with respect to the light source, the conic having a focus coinciding with that of the reflector.
- the conical arc is a parabola bow.
- the inclination of the meridian on the optical axis makes it possible to bring the reflecting surface closer to the optical axis and thus to make it more enveloping to capture a lot more luminous flux than with a conventional reflector of revolution.
- the mirror generally comprises an opening in its bottom, in particular for the passage of the power supply of the light source; advantageously, the reflector is extended in the bottom zone by a second reflector formed by a ring of revolution about the optical axis.
- this crown has meridian a parabola arc whose geometric axis coincides with the optical axis.
- the focus of the parabolic crown coincides with the focus of the first reflector.
- the line of intersection between the first and second reflectors is a circle whose plane is orthogonal to the optical axis, this circle constituting the base of a cone of revolution having its apex on the optical axis, with a half angle at the apex equal to the angle of inclination of the geometric axis of the meridian of the first reflector, this cone passing around the balloon of the light source, without interfering with it.
- the angle of inclination of the geometric axis of the meridian of the first reflector with respect to the optical axis is preferably between 10 and 30 °, in particular between 15 ° and 25 °, in particular equal to or about 20 °.
- the optics located in front of the source is designed to straighten the light rays coming from the mirror and thus form a beam that meets the regulatory requirements.
- the prisms can be distributed according to concentric circular rings, divided into several angular sectors, in particular symmetrical two by two or with respect to a vertical axial plane, or with respect to a horizontal axial plane.
- Prisms are advantageously designed to straighten more and more light rays when one deviates from the optical axis.
- the faces of the prisms or paving stones may be curved, in particular along two orthogonal directions to ensure a vertical and horizontal deflection.
- a traffic light 1 for a motor vehicle, which comprises a concave mirror M paraboloid type.
- the mirror M is of revolution around the optical axis Y-Y of the fire, and admits a focus F located on this optical axis.
- a light source S is disposed at the focus F or in its vicinity.
- the light source S is advantageously constituted by a HiPer lamp 16W having a small balloon 4 or bulb of transparent material, in particular glass, substantially spherical, with a maximum diameter of about 18 mm.
- a lamp has an axial filament which passes through the focus F or in its vicinity.
- a lamp with transverse filament for example a white H21 lamp, in which case it would be necessary to provide a colored screen.
- the optics 5 may be made of transparent material.
- the light source may also be constituted by one or more light-emitting diodes or LEDs which illuminate laterally.
- An optic 5 is located in front of the light source, according to the direction of propagation of the light rays.
- the mirror M comprises a first reflector R1 having an internal reflective surface of revolution about the optical axis Y-Y.
- the meridian of the reflecting surface of R1 is formed by a parabola arc 6a whose geometric axis Xa is inclined at an angle Ba with respect to the optical axis YY (axis of revolution) in one direction which makes the reflector R1 enveloping with respect to the light source S.
- the intersection of the reflecting surface of the reflector R1 by the axial vertical plane comprises another parabolic arc 6b symmetrical with the first ratio to the axis YY.
- the angle Ba is between 15 ° and 25 °, and is in particular equal to 20 °.
- the inclination of the arches 6a, 6b makes it possible to capture much more luminous flux than with a conventional dish of revolution which would have the same maximum diameter.
- the geometric focus of the parabola arches such as 6a, 6b coincides with the focus F of the traffic light.
- a light ray i1 from the focus F and pointing towards the arc 6a is reflected along the radius k1 parallel to the geometric axis Xa of the arc 6a.
- a light ray i2 coming from F and falling on the arc 6b is reflected along the radius k2 parallel to the geometric axis Xb of the arc 6b.
- the light beam from the reflector R1 will therefore be essentially conical with its apex located on the optical axis Y-Y.
- the mirror M has, in its bottom, an opening 8 for the passage of the base of the source S and its support.
- the mirror M comprises a second reflector R2 formed by a parabolic crown of revolution about the optical axis Y-Y.
- This crown admits for meridian an arc of parabola 9 whose geometric axis coincides with the optical axis YY and whose focus coincides with F.
- the two arcs 9 of the parabolic crown R2 located in the vertical plane of intersection of Fig. 1 belong to the same parable, which was not the case for the arches 6a, 6b.
- the connecting line 10 between the first reflector R1 and the second reflector R2 is a circle whose plane is orthogonal to the optical axis YY.
- the diameter of this circle 10 is chosen so that the light rays i2 from the focus F and reflected by the zone of the meridians 6a, 6b close to the intersection line 10 are not intercepted by the balloon 4. This avoids a loss of luminous flux.
- the surface of the cone is external or tangent to the balloon 4.
- the smallest diameter of the parabolic crown 9, corresponding to the edge of the opening 8, is chosen such that a radius such as k4 reflected by the radially inner edge of the ring 9 remains spaced from the balloon 4 to avoid being intercepted.
- the parabolic crown of revolution 9 makes it possible to obtain a parallel beam that does not converge in the lamp 2, which avoids a loss of luminous flux.
- the beam obtained using the reflectors R1 and R2 and the source S produces a network of isolux curves, such as that illustrated in FIG. 3, on a projection screen located at a determined distance from the light and orthogonal to the optical axis Y-Y.
- the graduations of the screen correspond to the angle formed between the optical axis, which cuts the screen in the center, and a straight line passing through the focus and cutting the screen at the level of the graduation considered. These graduations range from -30 ° to + 30 ° both in the horizontal transverse direction and in the vertical direction.
- the isolux obtained with the source S and the mirror M are formed substantially by circles centered on the optical axis Y-Y. The strongest illumination is obtained near this axis.
- Such a distribution of the luminous flux does not satisfy the regulatory requirements according to which the isolux must substantially form a horizontally spread cross as illustrated in FIG. 16.
- the optics 5 arranged in front of the source S is designed to straighten the light rays and to form a beam according to the legislation according to FIG. 16.
- the optic 5 is formed by a disk 11 (see Fig. 2) of transparent material, in particular of plastic or glass, orthogonal to the optical axis and centered on this axis.
- the front face of the disc 11 comprises prisms 12 or, more generally, blocks or blocks for straightening the light rays in order to obtain the grating of FIG. 16.
- Each prism 12 is oriented to give the desired photometry.
- the front face of the disc 11 is divided into eleven concentric rings E1-E11 of the same radial width.
- the width of the crowns will depend on the style desired for the traffic light.
- the pitch may be about 2.5 mm.
- the extra thickness created by the prisms or blocks 12 may be of the order of 1 mm.
- the disc 11 is further divided into eight angular sectors D1, D2, ... D8 of 45 ° each.
- Each sector is divided radially into four elementary zones of the same angular extent, which has been shown only for sector D4, for the sake of clarity of the drawing, but all other sectors are divided as D4.
- a prism 12 corresponds to the intersection of an elementary zone and a crown.
- the sector D5 is symmetrical sector D1 relative to the vertical plane passing through the optical axis.
- the sectors D3 and D7 are symmetrical to one another with respect to the horizontal plane passing through the optical axis.
- Sector D2 is between sectors D1 and D3 while sector D6 is between sectors D5 and D7.
- Sectors D4 and D8 are respectively between sectors D3, D5 and D1, D7.
- the prisms 12 may be straight prisms whose base (hypotenuse of the right-angled triangle section) is turned outward and inclined on the optical axis.
- the inclination of the base is variable, depending on the distance to the optical axis, to modulate the recovery of the reflected rays according to the requirements.
- the faces of the prisms or blocks 12 may be bulged in particular in two orthogonal directions to ensure a vertical and horizontal deflection.
- Sector D5 gives a configuration, illustrated in FIG. 5, substantially symmetrical with the network of D1 relative to the vertical plane passing through the optical axis, with a maximum illumination zone lying horizontally substantially between + 5 ° and + 12 ° and vertically between -3 ° and + 3 °.
- Sector D3 gives the network of isolux illustrated in FIG. 7 with a zone of maximum illumination (inner curve) lying horizontally substantially between -6 ° and + 6 ° and vertically between -12 ° and + 5 °.
- Sector D7 gives the isolux network shown in FIG. 8 which is substantially symmetrical network sector D3 relative to the horizontal plane passing through the optical axis.
- Sector D2 gives an isolux network illustrated in FIG. 10.
- the grating has a mean direction inclined 45 ° from top to bottom, from right to left, and the maximum illumination area is, in the horizontal direction, substantially between -8 ° and + 4 ° and, in the vertical direction between -8 ° and + 4 °.
- Sector D4 gives an isolux network illustrated in FIG. 11 practically symmetrical with the mains network D2 (Fig. 10) with respect to the vertical plane passing through the optical axis.
- the combination of the isolux curves produced by the sectors D2 (FIG. 10) and D4 (FIG. 11) is illustrated in FIG. 12.
- the zone of maximum illumination is comprised horizontally substantially between -5 ° and + 5 ° and vertically substantially between -7 ° and + 3 °.
- the isolux curves surround this main zone with two branches extending downward on either side of the vertical plane substantially at a 45 ° inclination.
- the network of isolux curves from sector D6 is illustrated in FIG. 13 and has a mean direction inclined substantially at 45 ° from bottom to top and from left to right.
- the network of isolux curves of sector D8 is substantially symmetrical with that of sector D6 with respect to the vertical plane passing through the optical axis as illustrated in FIG. 14.
- the network of isolux curves resulting from the union of sectors D2 (FIG. 11), D4 (FIG. 12), D6 (FIG. 13) and D8 (FIG. 14) is illustrated in FIG. 15 and has a substantially X-shaped mean line centered on the optical axis, the maximum illumination being located in the central area.
- Fig. 16 illustrates the network of isolux curves obtained with the signaling light according to the invention equipped with the optics 5.
- the isolux curves are spread horizontally and tightened vertically, so as to satisfy the regulatory requirements.
- the invention applies to a traffic light in general, including a traffic light.
- the optical 5 instead of being located in a plane can be concave forward to avoid two incidents on the same block or optical block.
- the optics 5 does not occupy exactly the expected position, it does not result in a major drawback: only the photometry and the network of isolux curves are slightly rotated. Keying is provided for the positioning of the optics 5, even if a mounting defect of this optics is not very sensitive. This would not be the case for mounting a lens in front of an ellipsoid type reflector, very sensitive to a mounting defect of the convergent lens located in front of the reflector.
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Abstract
Description
- L'invention est relative à un dispositif d'éclairage et/ou de signalisation pour véhicule, plus particulièrement un feu de signalisation pour véhicule automobile, du genre de ceux qui comportent : un miroir concave de révolution autour de l'axe optique admettant un foyer sur cet axe ; une source lumineuse disposée au foyer ou au voisinage ; et une optique située en avant de la source lumineuse.
- Un feu de signalisation de ce genre est connu notamment d'après FR-A-2745365. Un tel feu de signalisation peut servir d'indicateur de changement de direction, de feu de recul ou de tout autre feu utilisé sur un véhicule automobile.
- L'invention a pour but, surtout, de fournir un feu de signalisation de faibles dimensions ayant un rendement lumineux maximum de telle sorte que l'on puisse obtenir un niveau élevé de performances dans un espace réduit, avec une source lumineuse de faible puissance, compte tenu des exigences thermiques et de durée de vie.
- En particulier, on souhaite réaliser un indicateur de direction de catégorie 500 Cd (candelas) ayant les plus petites dimensions possibles avec une source lumineuse constituée par une lampe HiPer 16 W (watts).
- Il est souhaitable en outre que la solution proposée permette de capter un flux lumineux important quelle que soit l'orientation, axiale ou transversale, du filament de la source lumineuse.
- L'invention a pour objet un feu de signalisation, en particulier pour véhicule automobile, comportant : un miroir concave autour de l'axe optique et un foyer sur cet axe ; une source lumineuse disposée au foyer ou au voisinage ; et une optique située en avant de la source lumineuse. Conformément à l'invention l'optique est prévue pour redresser les rayons lumineux provenant du miroir et le miroir comprend un réflecteur convergeant et enveloppant par rapport à la source lumineuse, l'optique étant formée par un disque en matière transparente orthogonal à l'axe optique et centré sur cet axe, une face du disque comportant des prismes ou pavés opérant par réfraction pour redresser les rayons lumineux.
- Selon l'invention, on utilise le terme de « feu » par soucis de concision, pour désigner tout dispositif d'éclairage et/ou de signalisation pour véhicule.
- Selon l'invention, on comprend par miroir « convergeant » un miroir tel que , si l'on considère la droite passant par l'axe optique et le foyer, les rayons réfléchis par ledit miroir convergent vers un point de cette droite.
- Selon l'invention, on comprend par « redresser les rayons lumineux » le fait de replacer les rayons dans une direction proche de l'axe optique, ou encore le fait d'atténuer leur convergence, de façon à ce que, en moyenne, ceux ci soient déviés en se rapprochant d'une orientation parallèle à l'axe optique.
- Avantageusement, le miroir présente une surface interne de révolution ayant une méridienne convergente. La méridienne de la surface interne du miroir est un arc de courbe ou un arc de conique, la conique ayant un foyer confondu avec celui du réflecteur.
- De préférence, le miroir comprend un réflecteur avec une surface interne de révolution ayant une méridienne formée par un arc de conique dont l'axe géométrique est incliné d'un angle, par rapport à l'axe de révolution, dans un sens qui rend le réflecteur enveloppant par rapport à la source lumineuse, la conique ayant un foyer confondu avec celui du réflecteur.
- De préférence, l'arc de conique est un arc de parabole.
- L'inclinaison de la méridienne sur l'axe optique permet de rapprocher la surface réfléchissante de l'axe optique et donc de la rendre plus enveloppante pour capter beaucoup plus de flux lumineux qu'avec un réflecteur classique de révolution.
- Le miroir comporte généralement une ouverture dans son fond, notamment pour le passage de l'alimentation électrique de la source lumineuse ; avantageusement, le réflecteur est prolongé dans la zone du fond par un deuxième réflecteur formé par une couronne de révolution autour de l'axe optique. De préférence, cette couronne a pour méridienne un arc de parabole dont l'axe géométrique est confondu avec l'axe optique.
- De préférence, le foyer de la couronne parabolique est confondu avec le foyer du premier réflecteur.
- La ligne d'intersection entre le premier et le deuxième réflecteur est un cercle dont le plan est orthogonal à l'axe optique, ce cercle constituant la base d'un cône de révolution ayant son sommet sur l'axe optique, avec un demi angle au sommet égal à l'angle d'inclinaison de l'axe géométrique de la méridienne du premier réflecteur, ce cône passant autour du ballon de la source lumineuse, sans interférer avec.
- L'angle d'inclinaison de l'axe géométrique de la méridienne du premier réflecteur par rapport à l'axe optique est de préférence compris entre 10 et 30°, notamment entre 15° et 25°, en particulier égal à ou d'environ 20°.
- L'optique située en avant de la source est prévue pour redresser les rayons lumineux provenant du miroir et former ainsi un faisceau conforme aux exigences réglementaires.
- Avantageusement, les prismes peuvent être répartis suivant des couronnes circulaires concentriques, divisées en plusieurs secteurs angulaires, notamment symétriques deux à deux soit par rapport à un plan axial vertical, soit par rapport à un plan axial horizontal.
- Les prismes sont avantageusement prévus pour redresser de plus en plus les rayons lumineux quand on s'écarte de l'axe optique.
- Les faces des prismes ou pavés peuvent être bombées, notamment suivant deux directions orthogonales pour assurer une déviation verticale et horizontale.
- L'invention consiste, mises à part les dispositions exposées ci-dessus, en un certain nombre d'autres dispositions dont il sera plus explicitement question ci-après à propos d'un exemple de réalisation décrit avec référence aux dessins annexés, mais qui n'est nullement limitatif. Sur ces dessins :
- Fig. 1 est une coupe verticale axiale, schématique, d'un feu de signalisation selon l'invention.
- Fig. 2 est une vue de face schématique, à plus grande échelle, de l'optique du feu de Fig. 1.
- Fig. 3 illustre les courbes isolux, sur un écran de projection, produites par le miroir seul, l'optique étant retirée.
- Fig. 4 illustre les courbes isolux du feu de signalisation correspondant au seul secteur D1 de l'optique.
- Fig. 5 illustre les courbes isolux correspondant au seul secteur D5 de l'optique.
- Fig. 6 illustre les courbes isolux résultant de l'addition des secteurs D1 et D5.
- Fig. 7 illustre les courbes isolux correspondant au secteur D3 de l'optique.
- Fig. 8 illustre les courbes isolux correspondant au secteur D7.
- Fig.9 illustre les courbes isolux correspondant à l'addition des secteurs D3 et D7.
- Fig. 10 illustre les courbes isolux correspondant au secteur D2 de l'écran optique.
- Fig. 11 illustre les courbes isolux correspondant au secteur D4 de l'optique.
- Fig. 12 illustre les courbes isolux résultant de l'addition des secteurs D2 et D4.
- Fig. 13 et 14 illustrent les courbes isolux respectivement des secteurs D6 et D8 de l'optique.
- Fig. 15 illustre les courbes isolux résultant de l'addition des secteurs D2, D4, D6 et D8, et
- Fig. 16 illustre les courbes isolux du feu de signalisation selon l'invention, muni de son optique.
- En se reportant à Fig. 1 des dessins, on peut voir un feu de signalisation 1, pour véhicule automobile, qui comporte un miroir M concave de type paraboloïde. Le miroir M est de révolution autour de l'axe optique Y-Y du feu, et admet un foyer F situé sur cet axe optique.
- Une source lumineuse S est disposée au foyer F ou à son voisinage. La source lumineuse S est avantageusement constituée par une lampe HiPer 16W ayant un petit ballon 4 ou bulbe en matière transparente, notamment en verre, sensiblement sphérique, d'un diamètre maximum de 18 mm environ. Une telle lampe présente un filament axial qui passe par le foyer F ou à son voisinage. Toutefois, on pourrait utiliser une lampe avec filament transversal, par exemple une lampe H21 blanche, auquel cas il faudrait prévoir un écran coloré. Lorsque l'on utilise une lampe colorée l'optique 5 peut être en matière transparente.
- La source lumineuse peut aussi être constituée par une ou plusieurs diodes électroluminescentes ou LEDs qui éclairent latéralement.
- Une optique 5 est située en avant de la source lumineuse, suivant le sens de propagation des rayons lumineux.
- Le miroir M comprend un premier réflecteur R1 ayant une surface interne réfléchissante de révolution autour de l'axe optique Y-Y. Selon l'invention, la méridienne de la surface réfléchissante de R1 est formée par un arc de parabole 6a dont l'axe géométrique Xa est incliné d'un angle Ba par rapport à l'axe optique Y-Y (axe de révolution) dans un sens qui rend le réflecteur R1 enveloppant par rapport à la source lumineuse S.
- L'intersection de la surface réfléchissante du réflecteur R1 par le plan vertical axial comporte un autre arc de parabole 6b symétrique du premier rapport à l'axe Y-Y. L'axe géométrique Xb de l'arc 6b est incliné d'un angle Bb = Ba sur l'axe optique Y-Y dans un sens opposé à celui de l'arc 6a. Il est à noter que les deux arcs 6a, 6b n'appartiennent pas à la même parabole.
- De préférence, l'angle Ba est compris entre 15° et 25°, et est notamment égal à 20°.
- L'inclinaison des arcs de parabole 6a, 6b suivant les angles Ba, Bb permet de capter autant de flux lumineux qu'un paraboloïde de révolution classique 7 représenté en tirets et dont le diamètre d'ouverture serait supérieur à celui du réflecteur R1. En effet, sur Fig. 1, le rayon lumineux extrême i5 récupéré par le réflecteur R1, ne pourrait l'être par le système parabolique classique 7 que pour un diamètre plus important correspondant à l'intersection q du prolongement de i5 avec la parabole 7.
- Selon une autre formulation, l'inclinaison des arcs 6a, 6b permet de capter beaucoup plus de flux lumineux qu'avec un paraboloïde de révolution classique qui aurait le même diamètre maximal.
- Le foyer géométrique des arcs de parabole tels que 6a, 6b est confondu avec le foyer F du feu de signalisation.
- Un rayon lumineux i1 issu du foyer F et se dirigeant vers l'arc 6a est réfléchi selon le rayon k1 parallèle à l'axe géométrique Xa de l'arc 6a.
- Un rayon lumineux i2 issu de F et tombant sur l'arc 6b est réfléchi suivant le rayon k2 parallèle à l'axe géométrique Xb de l'arc 6b.
- Il en est sensiblement de même pour les points de la source lumineuse situés au voisinage du foyer F.
- Le faisceau lumineux issu du réflecteur R1 sera donc essentiellement conique avec son sommet situé sur l'axe optique Y-Y.
- Le miroir M présente, dans son fond, une ouverture 8 pour le passage du culot de la source S et de son support. Dans cette zone de fond, le miroir M comporte un deuxième réflecteur R2 formé par une couronne parabolique de révolution autour de l'axe optique Y-Y. Cette couronne admet pour méridienne un arc de parabole 9 dont l'axe géométrique est confondu avec l'axe optique Y-Y et dont le foyer est confondu avec F. Les deux arcs 9 de la couronne parabolique R2 situés dans le plan vertical d'intersection de Fig. 1 appartiennent à la même parabole, ce qui n'était pas le cas pour les arcs 6a, 6b.
- Deux rayons lumineux i3, i4 issus du foyer F et tombant sur les extrémités d'un arc 9 sont réfléchis suivant les rayons k3, k4 parallèles à l'axe optique Y-Y.
- La ligne de raccordement 10 entre le premier réflecteur R1 et le deuxième réflecteur R2 est un cercle dont le plan est orthogonal à l'axe optique Y-Y. Le diamètre de ce cercle 10 est choisi de telle sorte que les rayons lumineux i2 issus du foyer F et réfléchis par la zone des méridiennes 6a, 6b voisine de la ligne d'intersection 10 ne sont pas interceptés par le ballon 4. On évite ainsi une perte de flux lumineux. Le cercle 10 constitue la base d'un cône de révolution ayant son sommet C sur l'axe optique, avec un demi angle α au sommet égal à l'angle d'inclinaison Bb=Ba de l'axe géométrique de la méridienne 6a du premier réflecteur ; ce cône passe autour du ballon 4 de la lampe 2 sans interférer avec. La surface du cône est extérieure ou tangente au ballon 4.
- Le plus petit diamètre de la couronne parabolique 9, correspondant au bord de l'ouverture 8, est choisi de telle sorte qu'un rayon tel que k4 réfléchi par le bord radialement intérieur de la couronne 9 reste écarté du ballon 4 pour ne pas être intercepté.
- La couronne parabolique de révolution 9 permet d'obtenir un faisceau parallèle qui ne converge pas dans la lampe 2, ce qui évite une perte de flux lumineux.
- Le faisceau obtenu à l'aide des réflecteurs R1 et R2 et de la source S produit un réseau de courbes isolux, tel que celui illustré sur Fig. 3, sur un écran de projection situé à distance déterminée du feu et orthogonal à l'axe optique Y-Y. Les graduations de l'écran correspondent à l'angle formé entre l'axe optique, qui coupe l'écran au centre, et une droite passant par le foyer et coupant l'écran au niveau de la graduation considérée. Ces graduations s'étendent de -30° à +30° aussi bien suivant la direction transversale horizontale que suivant la direction verticale.
- Les isolux obtenus avec la source S et le miroir M sont formés sensiblement par des cercles centrés sur l'axe optique Y-Y. L'éclairement le plus fort est obtenu au voisinage de cet axe.
- Une telle répartition du flux lumineux ne satisfait pas aux exigences réglementaires selon lesquelles les isolux doivent former sensiblement une croix étalée horizontalement comme illustré sur Fig. 16.
- L'optique 5 disposée en avant de la source S est prévue pour redresser les rayons lumineux et pour former un faisceau conforme à la législation selon Fig. 16.
- L'optique 5 est formée par un disque 11 (voir Fig. 2) en matière transparente, notamment en matière plastique ou en verre, orthogonal à l'axe optique et centré sur cet axe.
- La face avant du disque 11 comporte des prismes 12 ou, plus généralement, des pavés ou blocs pour redresser les rayons lumineux afin d'obtenir le réseau de Fig. 16.
- Chaque prisme 12 est orienté pour donner la photométrie souhaitée.
- A titre d'exemple non limitatif, la face avant du disque 11 est divisée en onze couronnes concentriques E1-E11 de même largeur radiale. La largeur des couronnes dépendra du style souhaité pour le feu de signalisation. Le pas peut être d'environ 2,5 mm. La surépaisseur créée par les prismes ou pavés 12 peut être de l'ordre de 1 mm.
- Le disque 11 est en outre divisé en huit secteurs angulaires D1, D2, ... D8 de 45° chacun. Chaque secteur est divisé radialement en quatre zones élémentaires de même étendue angulaire, ce qui n'a été représenté que pour le secteur D4, pour raison de clarté du dessin, mais tous les autres secteurs sont divisés comme D4. Un prisme 12 correspond à l'intersection d'une zone élémentaire et d'une couronne.
- Le secteur D5 est symétrique du secteur D1 par rapport au plan vertical passant par l'axe optique.
- Les secteurs D3 et D7 sont symétriques l'un de l'autre par rapport au plan horizontal passant par l'axe optique.
- Le secteur D2 est compris entre les secteurs D1 et D3 tandis que le secteur D6 est compris entre les secteurs D5 et D7.
- Les secteurs D4 et D8 sont compris respectivement entre les secteurs D3, D5 et D1, D7.
- Les prismes 12 peuvent être des prismes droits dont la base (hypoténuse de la section en triangle rectangle) est tournée vers l'extérieur en étant inclinée sur l'axe optique. L'inclinaison de la base est variable, en fonction de la distance à l'axe optique, pour moduler le redressement des rayons réfléchis selon les exigences.
- Dans une zone annulaire correspondant à la couronne 9 et au faisceau de rayons parallèles k3, k4 les pavés sont prévus pour tenir compte de ce faisceau parallèle.
- Les faces des prismes ou pavés 12 peuvent être bombées notamment suivant deux directions orthogonales pour assurer une déviation verticale et horizontale.
- Il est possible de prévoir une glace striée en avant de l'optique 5. Dans ce cas, on tient compte de cette glace striée pour la réalisation de l'optique 5.
- Le secteur D1 de l'optique 5, combiné avec la source S et le miroir M, donne le réseau de courbes isolux illustré sur Fig. 4. La zone d'éclairement maximal, correspondant à la courbe intérieure du réseau, est située suivant la direction horizontale sensiblement entre -5° et -12° et suivant la direction verticale entre -3° et +3°.
- Le secteur D5 donne une configuration, illustrée sur Fig. 5, sensiblement symétrique du réseau de D1 par rapport au plan vertical passant par l'axe optique, avec une zone d'éclairement maximal comprise horizontalement sensiblement entre +5° et +12° et verticalement entre -3° et +3°.
- L'addition des secteurs D1 et D5 donne le réseau d'isolux illustré sur Fig. 6 qui s'étend essentiellement horizontalement.
- Le secteur D3 donne le réseau d'isolux illustré sur Fig. 7 avec une zone d'éclairement maximal (courbe intérieure) comprise horizontalement sensiblement entre -6° et +6° et verticalement entre -12° et +5°.
- Le secteur D7 donne le réseau d'isolux illustré sur Fig. 8 qui est sensiblement symétrique du réseau du secteur D3 par rapport au plan horizontal passant par l'axe optique. L'addition des réseaux des secteurs D3 et D7, illustrée sur Fig. 9, donne un éclairement orienté principalement suivant la direction verticale.
- Le secteur D2 donne un réseau d'isolux illustré sur Fig. 10. Le réseau présente une direction moyenne inclinée de 45° de haut en bas, de la droite vers la gauche, et la zone d'éclairement maximum est comprise, suivant la direction horizontale, sensiblement entre -8° et +4° et, suivant la direction verticale entre -8° et +4°.
- Le secteur D4 donne un réseau d'isolux illustré sur Fig. 11 pratiquement symétrique du réseau du secteur D2 (Fig. 10) par rapport au plan vertical passant par l'axe optique.
- La réunion des courbes isolux produites par les secteurs D2 (Fig.10) et D4 (Fig.11) est illustrée sur Fig. 12. La zone d'éclairement maximum est comprise horizontalement sensiblement entre -5° et +5° et verticalement sensiblement entre -7° et +3°. Les courbes isolux entourent cette zone principale avec deux branches s'étendant vers le bas de part et d'autre du plan vertical sensiblement suivant une inclinaison à 45°.
- Le réseau des courbes isolux provenant du secteur D6 est illustré sur Fig. 13 et présente une direction moyenne inclinée sensiblement à 45° de bas en haut et de gauche à droite.
- Le réseau de courbes isolux du secteur D8 est sensiblement symétrique de celui du secteur D6 par rapport au plan vertical passant par l'axe optique comme illustré sur Fig. 14.
- Le réseau de courbes isolux résultant de la réunion des secteurs D2 (Fig.11), D4 (Fig.12), D6 (Fig.13) et D8 (Fig.14) est illustré sur Fig. 15 et présente une ligne moyenne sensiblement en forme de X centrée sur l'axe optique, l'éclairement maximal étant situé dans la zone centrale.
- Fig. 16 illustre le réseau de courbes isolux obtenu avec le feu de signalisation selon l'invention équipé de l'optique 5. Les courbes isolux sont étalées horizontalement et resserrées verticalement, de manière à satisfaire aux exigences réglementaires.
- L'invention s'applique à un feu de signalisation en général, y compris un feu route.
- Avec un réflecteur R1 de diamètre maximal 63 mm, on récupère un flux lumineux équivalent à celui d'un projecteur classique parabolique ayant un diamètre maximal de 93 mm.
- Si on prolonge le réflecteur R1, l'optique 5 au lieu d'être située dans un plan peut être concave vers l'avant pour éviter deux incidents sur un même pavé ou bloc optique.
- Dans un feu conforme à l'invention, si l'optique 5 n'occupe pas exactement la position prévue, il n'en résulte pas un inconvénient majeur : seuls la photométrie et le réseau de courbes isolux sont légèrement tournés. Un détrompage est prévu pour le positionnement de l'optique 5, même si un défaut de montage de cette optique n'est pas très sensible. Ce ne serait pas le cas pour le montage d'une lentille à l'avant d'un réflecteur de type ellipsoïde, très sensible à un défaut de montage de la lentille convergente située en avant du réflecteur.
- La description a été faite dans le cas où l'arc de conique constituant la méridienne 6a, 6b du réflecteur R1 est un arc de parabole.
- On pourrait toutefois prévoir un autre type de conique, par exemple un arc d'ellipse dont un foyer serait situé au point F et l'autre foyer serait situé en avant du feu.
Claims (14)
- Feu de signalisation, en particulier pour véhicule automobile, comportant : un miroir concave (M) autour de l'axe optique (Y-Y) et un foyer (F) sur cet axe ; une source lumineuse (S) disposée au foyer ou au voisinage ; et une optique (5) située en avant de la source lumineuse, caractérisé en ce que l'optique (5) est prévue pour redresser les rayons lumineux provenant du miroir (M), et en ce que le miroir (M) comprend un réflecteur (R1) convergeant et enveloppant par rapport à la source lumineuse, l'optique (5) étant formée par un disque (11) en matière transparente orthogonal à l'axe optique et centré sur cet axe, une face du disque comportant des prismes (12) ou pavés opérant par réfraction pour redresser les rayons lumineux.
- Feu de signalisation selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le miroir (M) présente une surface interne de révolution ayant une méridienne (6a) convergente.
- Feu de signalisation selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la méridienne (6a) de la surface interne du miroir (M) est un arc de courbe ou un arc de conique, la conique ayant un foyer confondu avec celui (F) du réflecteur.
- Feu de signalisation selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la méridienne (6a) est formée par un arc de conique dont l'axe géométrique (Xa) est incliné d'un angle (Ba) par rapport à l'axe de révolution (Y-Y)
- Feu de signalisation selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que l'arc de conique est un arc de parabole (6a).
- Feu de signalisation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le miroir (M) comporte une ouverture (8) dans son fond et le réflecteur (R1) est prolongé, dans la zone du fond, par un deuxième réflecteur (R2) formé par une couronne de révolution autour de l'axe optique.
- Feu de signalisation selon la revendication précédente caractérisé en ce que la couronne a pour méridienne un arc de parabole (9) dont l'axe géométrique est confondu avec l'axe optique (Y-Y).
- Feu de signalisation selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le foyer de la couronne parabolique (9) est confondu avec le foyer du premier réflecteur (R1).
- Feu de signalisation selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que la ligne d'intersection entre le premier (R1) et le deuxième réflecteur (R2) est un cercle (10) dont le plan est orthogonal à l'axe optique (Y-Y), ce cercle constituant la base d'un cône de révolution ayant son sommet (C) sur l'axe optique, avec un demi angle au sommet (α) égal à l'angle d'inclinaison (Ba) de l'axe géométrique (Xa) de la méridienne du premier réflecteur, ce cône passant autour du ballon (4) de la source lumineuse, sans interférer avec.
- Feu de signalisation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'angle d'inclinaison (Ba) de l'axe géométrique (Xa) de la méridienne du premier réflecteur par rapport à l'axe optique (Y-Y) est compris entre 10° et 30°, notamment entre 15° et 25°, en particulier égal à 20°.
- Feu de signalisation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les prismes (12) ou pavés sont répartis suivant des couronnes circulaires concentriques (E1, ...E11), divisées en plusieurs secteurs angulaires (D1,...D8).
- Feu de signalisation selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les secteurs angulaires (D1,...D8) sont symétriques deux à deux soit par rapport à un plan axial vertical, soit par rapport à un plan axial horizontal.
- Feu de signalisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que les prismes (12) ou pavés sont prévus pour redresser de plus en plus les rayons lumineux quand on s'écarte de l'axe optique.
- Feu de signalisation selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que les faces des prismes (12) ou pavés sont bombées, notamment suivant deux directions orthogonales pour assurer une déviation verticale et horizontale.
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