FR2539885A3

FR2539885A3 - Optical collector device for high-power light sources

Info

Publication number: FR2539885A3
Application number: FR8301891A
Authority: FR
Inventors: George Sanger
Original assignee: Agence Spatiale Europeenne
Current assignee: Agence Spatiale Europeenne
Priority date: 1983-01-25
Filing date: 1983-01-25
Publication date: 1984-07-27
Also published as: FR2539885B3

Abstract

The optical collector device is intended for a solar simulator for irradiating objects. It comprises several elementary segments arranged around a light source P so as to superimpose all the images of the source P on the object. Each segment comprises several identical spherical lenses I, II, III, IV, the light source P being at their focus and first plane mirrors B, C, D reflecting the light received from some of the lenses II, III, IV towards the object to be irradiated. The light gathered by an upper lens I is reflected by a second plane mirror A towards a third plane mirror E which sends it back towards the object. The invention enables very compact, and therefore small-diameter collector devices to be constructed, it being possible to place the lenses I, II, III, IV and the mirrors B, C, D, E very close to the source P.

Description

La présente invention est relative à un dispositif permettant de réduire la taille de l'optique collectrice pour une source lumineuse à haute puissance, telle qu'un simulateur solaire. The present invention relates to a device making it possible to reduce the size of the collecting optics for a high power light source, such as a solar simulator.

Dans un simulateur solaire, une structure spatiale, telle qu'un satellite, est exposée à de la lumière de haute intensité et de distribution uniforme, pour déterminer si des déformations mécaniques résultant d'effets thermiques sur la structure restent dans certaines told- rances. De telles déformations ont une importance particulière si la structure est équipée d'antennes pointées vers la terre et y ayant une zone active déterminée, le résultat de telles déformations étant qu'en orbite, les surfaces couvertes par l'antenne peuvent se trouver en dehors de la zone active prévue. In a solar simulator, a spatial structure, such as a satellite, is exposed to light of high intensity and of uniform distribution, to determine if mechanical deformations resulting from thermal effects on the structure remain in certain tellances. Such deformations are of particular importance if the structure is equipped with antennas pointing towards the earth and having a determined active area there, the result of such deformations being that in orbit, the surfaces covered by the antenna may be outside of the planned active area.

I1 existe trois types fondamentaux de simulateurs solaires : le système divergent, le système centré ou "Cassegrain" et le système non axial. Bien que n'y étant pas limitée, la présente invention s'applique à titre d'exemple au système non-axial. There are three basic types of solar simulators: the divergent system, the centered or "Cassegrain" system and the non-axial system. Although not limited thereto, the present invention applies by way of example to the non-axial system.

Dans un système non-axial, comme celui de la figure 1, la lumière en provenance de plusieurs lampes à arc au xénon, réunies dans un bol- tier de lampe 1, est recueillie par une optique collectrice au foyer d' un miroir collimateur 2 où se trouve un intégrateur optique 3. In a non-axial system, like that of FIG. 1, the light coming from several xenon arc lamps, gathered in a lamp bowl 1, is collected by a collecting optic at the focal point of a collimating mirror 2 where there is an optical integrator 3.

La lumière est alors envoyée sur le miroir collimateur 2 qui, à son tour, émet un faisceau de lumière parallèle homogène vers une surface cible 4. Comme la zone collectrice est focalisée sur la zone cible 4, la même distribution d'intensité lumineuse relative se trouvera dans ces deux zones. The light is then sent to the collimating mirror 2 which, in turn, emits a homogeneous parallel light beam towards a target surface 4. As the collecting zone is focused on the target zone 4, the same distribution of relative light intensity is will find in these two areas.

Pour optimiser la simulation solaire, on a trouvé que la structure spatiale à éprouver devait "voir" le disque solaire sous un angle de 0,50 équivalent à 32 minutes d'angle, ce qui serait l'angle approximatif de vue de la structure spatiale en orbite vers le disque solaire. To optimize the solar simulation, we found that the spatial structure to be tested should "see" the solar disc at an angle of 0.50 equivalent to 32 minutes of angle, which would be the approximate angle of view of the spatial structure orbiting the solar disk.

Une telle condition traduite dans le système optique de simulateur solaire de la figure 1, signifie que ce système optique doit, de façon idéale, avoir un angle de collimation q d'approximativement 9 0,50. Such a condition, translated into the optical system of the solar simulator of FIG. 1, means that this optical system should ideally have a collimation angle q of approximately 9.50.

Cette condition pour l'obtention d'un faible angle de collimation n'est cependant généralement pas compatible avec les exigences d'un simulateur solaire de petites dimensions, comme on peut le voir à la figure 1, pour un diamètre donné de l'optique de projection. Si 11angle doit être réduit, la distance entre le miroir de collimation 2 et l'op tique de projection 3 devrait être augmentée, avec, pour résultat, une augmentation de l'ensemble de la taille du simulateur solaire. This condition for obtaining a low collimation angle is however generally not compatible with the requirements of a small solar simulator, as can be seen in FIG. 1, for a given diameter of the optics. projection. If the angle is to be reduced, the distance between the collimating mirror 2 and the projection optic 3 should be increased, resulting in an increase in the overall size of the solar simulator.

On peut cependant influencer la taille de l'optique de projection 3, pourvu que la lucarne d'entrée de cette optique, relativement à la taille de l'ensemble de l'image du bottier de lampe à son foyer, puisse être réduite. One can however influence the size of the projection optics 3, provided that the entry window of this optics, relative to the size of the whole image of the lamp housing at its focus, can be reduced.

Une telle réduction peut être obtenue en diminuant la taille du bottier de lampe 1 et la distance de projection, sans en même temps diminuer la luminance de la source. Une réduction de la distance de projection est limitée par le fait que quand le bottier de lampe approche l'optique de projection 3, l'angle d'ouverture d'entrée augmente. Or cet angle ne peut être supérieur à l'angle d'ouverture de sortie O( sinon des pertes de lumière auraient lieu. Such a reduction can be obtained by reducing the size of the lamp housing 1 and the projection distance, without at the same time reducing the luminance of the source. A reduction in the projection distance is limited by the fact that when the lamp housing approaches the projection optics 3, the angle of entry aperture increases. However, this angle cannot be greater than the exit aperture angle O (otherwise light losses would occur.

Le bottier de lampe contient un ensemble de lampes à arc, en général des lampes à xénon de haute puissance, et l'optique collectrice pour chaque lampe. The lamp housing contains a set of arc lamps, generally high-power xenon lamps, and the collecting optics for each lamp.

La taille des lampes à arc étant invariable, la présente invention propose un dispositif qui permette de réduire la taille de l'optique collectrice des lampes à arc, donc de réduire l'angle de collimation dans un simulateur solaire non-axial. The size of the arc lamps being invariable, the present invention provides a device which makes it possible to reduce the size of the collecting optics of the arc lamps, therefore to reduce the collimation angle in a non-axial solar simulator.

L'état de la technique de l'optiquecollectricepour une source lumineuse de caractéristiques données (lampe à arc au xénon) et le niveau requis pour l'intensité lumineuse sur le spécimen à éprouver, est illustré par les figures 2 et 3. The state of the art of the collecting optic for a light source with given characteristics (xenon arc lamp) and the level required for the light intensity on the specimen to be tested, is illustrated by FIGS. 2 and 3.

La figure 2 illustre la solution à réflecteur parabolique ou elliptique pour l'optique collectrice. L'arc de la lampe est placé au foyer du miroir 2. Pour analyser les performances de ce miroir, on suppose qu' il est constitué de minces anneaux circulaires 20, 20', chaque anneau étant subdivisé en petits miroirs plans individuels. Chaque miroir produit une image de l'arc P de la lampe dans le plan d'une lentille de champ, et une intégration sur un anneau circulaire 20 va montrer une superposition d'images de l'arc sur 3600. L'intégration sur tous les anneaux circulairas 20, 20', etc... donne l'image de l'arc P de la lampe produite par l'ensemble d'un tel miroir parabolique ou elliptique 2.Alors, cependant que les dimensions des images de l'arc sur un anneau circulaire 20 sont les mêmes, il n'en est pas de même pour différents anneaux 20, 20' puisque la distance 1, respectivement 1' entre l'arc P et le miroir élémentaire varie, et entre la plus grande et la plus petite images produites par les anneaux extrêmes, il peut y avoir une variation d'un facteur 2 à 3 selon la taille du miroir et son angle d'ouverture
En plus du problème dû aux dimensions variables des images de l'arc, le collecteur parabolique ou elliptique 2 présente-un autre inconvénient dans le cas où une haute luminosité est requise. Dans un tel cas, l'angle d'ouverture Oc du réflecteur 2 est réduit pour que le réflecteur capte le maximum de lumière émise.Ceci implique cependant que le rayon R soit augment6, ce qui aboutit à des diamètres de collecteur 2 plutôt grands (un diamètre typique de collecteur est 56 cm et l'angle de collimation que l'on peut obtenir est + 1,50).Figure 2 illustrates the parabolic or elliptical reflector solution for the collecting optics. The arc of the lamp is placed at the focal point of mirror 2. To analyze the performance of this mirror, it is assumed that it consists of thin circular rings 20, 20 ', each ring being subdivided into small individual plane mirrors. Each mirror produces an image of the arc P of the lamp in the plane of a field lens, and an integration on a circular ring 20 will show a superimposition of images of the arc on 3600. Integration on all the circular rings 20, 20 ′, etc. give the image of the arc P of the lamp produced by the assembly of such a parabolic or elliptical mirror 2. However, while the dimensions of the images of the arc on a circular ring 20 are the same, it is not the same for different rings 20, 20 'since the distance 1, respectively 1' between the arc P and the elementary mirror varies, and between the largest and the smallest images produced by the extreme rings, there can be a variation of a factor 2 to 3 depending on the size of the mirror and its opening angle
In addition to the problem due to the variable dimensions of the images of the arc, the parabolic or elliptical collector 2 has another disadvantage in the case where high brightness is required. In such a case, the opening angle Oc of the reflector 2 is reduced so that the reflector captures the maximum of emitted light. This implies however that the radius R is increased6, which results in rather large collector diameters 2 ( a typical collector diameter is 56 cm and the collimation angle that can be obtained is + 1.50).

La figure 3 illustre un perfectionnement au collecteur de la figure 2 en ce sens que les images d'arc P produites par ce collecteur sont de tailles égales. Le dispositif est fondé sur la conception classique de la combinaison de la source lumineuse avec une lentille-condenseur et un objectif pour illuminer une surface. L'avantage connu de cette disposition est que seulement une faible partie de la lumière émise par la source est captée. Aussi, le dispositif de-la figure 3 prévoit une optique collectrice ayant des lentilles et des miroirs plans pliables. FIG. 3 illustrates an improvement to the collector of FIG. 2 in the sense that the arc images P produced by this collector are of equal sizes. The device is based on the classic design of combining the light source with a lens-condenser and a lens to illuminate a surface. The known advantage of this arrangement is that only a small part of the light emitted by the source is captured. Also, the device of FIG. 3 provides a collecting optic having foldable planar lenses and mirrors.

Le système utilise sept lentilles asphériques L1 ayant une ouverture d'approximativement 460, l'arc P étant placé en leur foyer. L'image virtuelle de ces lentilles L1 engendrée en utilisant les miroirs M1, est projetée sur une surface intermédiaire S par un ensemble d'objectifs L2.The system uses seven aspherical lenses L1 having an aperture of approximately 460, the arc P being placed in their focus. The virtual image of these lenses L1 generated using the mirrors M1, is projected onto an intermediate surface S by a set of objectives L2.

Il en est de même pour les systèmes optiques L'1, M'1 et-L'2. Les lentilles-condenseurs L1 ont été disposées à 440 au-dessus du plan équatorial de la lampe à arc, et les lentilles L'1 à 440 en dessous du plan équatorial. L'optique collectrice fournit une illumination uniforme de la surface intermédiaire S par superposition exacte des images virtuelles projetées des lentilles L1 et L'1. It is the same for the optical systems L'1, M'1 and-L'2. The L1 condenser lenses were arranged at 440 above the equatorial plane of the arc lamp, and the L'1 to 440 lenses below the equatorial plane. The collecting optic provides uniform illumination of the intermediate surface S by exact superimposition of the virtual images projected from the lenses L1 and L'1.

La solution décrite présente, par rapport au collecteur parabolique, l'avantage que les images de l'arc produites sont de tailles égales. The solution described has the advantage, compared to the parabolic collector, that the images of the arc produced are of equal size.

Le diamètre de l'optique collectrice est cependant encore assez grand (habituellement 53 cm), du fait de la position et de la grandeur des images virtuelles des lentilles asphériques L1 et L'1 à cause de la grande ouverture de ces lentilles (habituellement 450) En outre, l'angle de collimation n'est pas meilleur que + 1,50.The diameter of the collecting optic is however still quite large (usually 53 cm), because of the position and the size of the virtual images of the aspheric lenses L1 and L'1 because of the large aperture of these lenses (usually 450 ) Furthermore, the collimation angle is not better than + 1.50.

La présente invention propose une optique collectrice de sources lumineuses de haute puissance qui ne présente pas les inconvénients des solutions antérieures, en particulier en ce qui concerne la taille et l'angle de collimation. The present invention provides an optic for collecting high-power light sources which does not have the drawbacks of the previous solutions, in particular as regards the size and the angle of collimation.

Ce but est atteint -en assemblant l'optique collectrice aussi près que possible de la lampe à arc dans une disposition optique multiple ou segmentée de sorte que les images de l'arc reçues par l'intégrateur soient toutes de la même taille. This object is achieved by assembling the collecting optics as close as possible to the arc lamp in a multiple or segmented optical arrangement so that the images of the arc received by the integrator are all of the same size.

L'invention est maintenant décrite en référence aux dessins parmi lesquels - la figure 1 illustre schématiquement le problème posé évoqué plus haut, - la figure 2 illustre une premibre solution de l'état de la technique commentée plus haut, - la figure 3 illustre une seconde solution connue et évoquée plus haut, avec lentilles asphériques dont la disposition en vue de bout est montrée en vue sépare, - la figure 4 représente un segment de collecteur conforme à l'invention, et - la figure 5 l'aspect d'une moitié d'un collecteur selon l'invention, en vue de bout. The invention is now described with reference to the drawings among which - FIG. 1 schematically illustrates the problem raised mentioned above, - FIG. 2 illustrates a first solution of the state of the art commented on above, - FIG. 3 illustrates a second solution known and mentioned above, with aspherical lenses whose arrangement in end view is shown in separate view, - Figure 4 shows a collector segment according to the invention, and - Figure 5 the appearance of a half of a collector according to the invention, in end view.

A la figure 4, on voit en perspective un segment de collecteur à quatre lentilles I, Il, III, IV, conforme à l'invention. L'arc de la lampe, supposé source ponctuelle, est situé en P qui est également le foyer des lentilles sphériques I, Il, III, IVo Ces lentilles ont une forme rectangulaire ou trapézoidale et ont toutes les mêmes dimensions.Elles sont disposées sur la surface d'une sphère de centre Po Les lentilles II et
III sont montées l'une au-dessus de l'autre et juxtaposées de sorte que leur ligne d'intersection se trouve dans le plan perpendiculaire à l'axe
X-X de la lampe et passant par P. La lentille I est montée au-dessus de la lentille II de sorte qu'elles aient une ligne de contact commune. La lentille IV a une ligne de contact commune avec la lentille III placée au-dessus d'elle, mais elle est décalée par rapport à son centre d'à peu près la moitié de sa largeur.In Figure 4, there is seen in perspective a collector segment with four lenses I, II, III, IV, according to the invention. The arc of the lamp, assumed to be a point source, is located at P which is also the focus of the spherical lenses I, Il, III, IVo These lenses have a rectangular or trapezoidal shape and all have the same dimensions. They are arranged on the surface of a sphere with center Po The lenses II and
III are mounted one above the other and juxtaposed so that their line of intersection is in the plane perpendicular to the axis
XX of the lamp and passing through P. The lens I is mounted above the lens II so that they have a common contact line. Lens IV has a common line of contact with lens III placed above it, but it is offset from its center by about half its width.

Le miroir A est monté dans un plan parallèle à l'axe de la lampe à arc de sorte qu'il réfléchisse le faisceau parallèle transmis par la lentille I vers le miroir E qui, à son tour, réfléchit la lumière reçue dans une direction parallèle à l'axe de la lampe, vers l'optique de l'intégrateur. The mirror A is mounted in a plane parallel to the axis of the arc lamp so that it reflects the parallel beam transmitted by the lens I towards the mirror E which, in turn, reflects the light received in a parallel direction to the axis of the lamp, towards the integrator optics.

Le miroir B a une base commune avec la ligne d'intersection des lentilles II et III et est monté de manière à réfléchir le faisceau parallèle transmis par la lentille II dans une direction parallèle à l'axe de la lampe vers l'optique de l'intégrateur. Mirror B has a common base with the line of intersection of lenses II and III and is mounted so as to reflect the parallel beam transmitted by lens II in a direction parallel to the axis of the lamp towards the optics of the lens. 'integrator.

Le miroir C est monté de manière à réfléchir le faisceau parallèle transmis par la lentille III dans une direction parallèle à l'axe de la lampe vers l'optique de l'intégrateur, le faisceau réfléchi n'étant pas obstrué par les miroirs A et B
Le miroir D est monté de telle manière qu'il réfléchisse le faisceau parailèle transmis par la lentille IV dans une direction parallèle à l'axe de la lampe vers l'optique de l'intégrateur, le faisceau réfléchi n'étant pas obstrué par les miroirs A, B et C.The mirror C is mounted so as to reflect the parallel beam transmitted by the lens III in a direction parallel to the axis of the lamp towards the optics of the integrator, the reflected beam not being obstructed by the mirrors A and B
The mirror D is mounted in such a way that it reflects the parallel beam transmitted by the lens IV in a direction parallel to the axis of the lamp towards the optics of the integrator, the reflected beam not being obstructed by the mirrors A, B and C.

Il y a lieu de noter que la disposition des lentilles I, II, III,
IV et miroirs A, B, C, D, E, conformément à l'invention, permet la co m- cidence des faisceaux réfléchis par les miroirs de sorte qu'il n'y ait aucune occultation
La configuration de lentilles et miroirs de la figure 4 constitue l'un des segments individuels disposés autour de l'ampoule de la lampe.It should be noted that the arrangement of lenses I, II, III,
IV and mirrors A, B, C, D, E, according to the invention, allows the coincidence of the beams reflected by the mirrors so that there is no obscuration
The configuration of lenses and mirrors in Figure 4 constitutes one of the individual segments arranged around the bulb of the lamp.

Un système collecteur complet de ce type comporte douze de ces segments, chaque segment comprenant quatre lentilles et cinq miroirs.A complete collector system of this type has twelve of these segments, each segment comprising four lenses and five mirrors.

La figure 5 illustre la moitié d'un tel collecteur vu de dessus. Figure 5 illustrates half of such a collector seen from above.

Les miroirs A, B, C, D, E, d'un même segment y sont identifiés.Mirrors A, B, C, D, E, of the same segment are identified there.

Comme toutes les lentilles sont placées sur la surface d'une sphère de centre P, cette surface étant aussi près de l'ampoule de la lampe que les passages de refroidissement le permettent, et les lentilles étant choisies de manière à présenter les mêmes dimensions, les images d'arc transmises par cas lentilles sont toutes de la même taille. La distance entre les lentilles sphériques et le point P est rendue aussi faible que possible par le choix de lentilles de faible ouverture (approximativement 30 ),
Le dispositif selon l'invention ne permet pas seulement l'obtention d'un système collecteur de dimensions réduites, il permet aussi à une plus grande quantité de lumière d'8tre captée par le collecteur que dans les dispositifs de l'art antérieur, surtout du fait de l'ensemble de lentilles I associées aux miroirs A et E.As all the lenses are placed on the surface of a sphere with center P, this surface being as close to the bulb of the lamp as the cooling passages allow, and the lenses being chosen so as to have the same dimensions, the arc images transmitted by lens cases are all of the same size. The distance between the spherical lenses and the point P is made as small as possible by the choice of lenses with small aperture (approximately 30),
The device according to the invention not only makes it possible to obtain a collector system of reduced dimensions, it also allows a greater quantity of light to be captured by the collector than in the devices of the prior art, especially due to the set of lenses I associated with mirrors A and E.

La différence entre le dispositif selon l'invention et celui de la figure 3 tient cependant essentiellement à l'utilisation de lentilles sphériques à petit angle d'ouverture qui fournissent des images de l'arc réelles et agrandies par l'intermédiaire des miroirs réfléchissants, alors que les lentilles asphériques de la figure 3, ayant de grands angles d'ouverture, produisent des images virtuelles d'elles-mêmes aux objectifs
L2 et L'2. The difference between the device according to the invention and that of FIG. 3 is however essentially due to the use of spherical lenses with a small opening angle which provide real and enlarged images of the arc by means of the reflecting mirrors, whereas the aspherical lenses of figure 3, having large aperture angles, produce virtual images of themselves at the objectives
L2 and L'2.

Le diamètre de l'optique collectrice utilisant le dispositif salon l'invention, est d'environ 30 cm, par opposition à la meilleure solution de l'art antérieur représentée à la figure 3 et dans laquelle les images virtuelles de L1 et L'1 déterminent le diamètre hors-tout qui est d'environ 53 cm. The diameter of the collecting optic using the device according to the invention is approximately 30 cm, in contrast to the best solution of the prior art represented in FIG. 3 and in which the virtual images of L1 and L'1 determine the overall diameter which is about 53 cm.

En calculant le rendement du système collecteur, il faut tenir compte des pertes subies par les lentilles et les miroirs. Les pertes des lentilles comprennent le débordement dans les coins masqués par la structure et ces pertes peuvent être maintenues relativement basses (entre 3 et 4S). Le débordement autour des miroirs est cependant un problème plus important. Comme la source lumineuse n'est pas un point mais présente certaines dimensions (une sphère d'approximativement 8 mm de diamètre), les rayons quittant les lentilles ne sont pas rigoureusement parallèles, si bien que la perte au niveau des miroirs va augmenter avec la distance aux lentilles concernées. Comme la plus grande intensité lumineuse est émise autour de la zone équatoriale de la lampe à arc, ces miroirs seront donc placés tout près des lentilles associées. When calculating the efficiency of the collector system, account must be taken of the losses suffered by the lenses and the mirrors. The losses of the lenses include the overflow in the corners masked by the structure and these losses can be kept relatively low (between 3 and 4S). However, the overflow around the mirrors is a bigger problem. As the light source is not a point but has certain dimensions (a sphere of approximately 8 mm in diameter), the rays leaving the lenses are not strictly parallel, so that the loss at the level of the mirrors will increase with the distance to the affected lenses. As the greatest light intensity is emitted around the equatorial zone of the arc lamp, these mirrors will therefore be placed very close to the associated lenses.

On a calculé que le rendement de l'ensemble du collecteur selon l'invention était d'approximativement 2S,4 S en tenant compte du fait qu'on utilisait une lampe à arc à xénon. Cette valeur est similaire à celle obtenue avec des collecteurs selon l'art antérieur, bien que l'invention permette de capter la plus grande partie de la lumière émise. It was calculated that the efficiency of the assembly of the collector according to the invention was approximately 2S, 4 S taking into account the fact that a xenon arc lamp was used. This value is similar to that obtained with collectors according to the prior art, although the invention makes it possible to capture most of the light emitted.

Ceci peut s'expliquer par le fait que les pertes sont dues aux miroirs ou aux lentilles additionnelles et au débordement. Les avantages du collecteur selon la présente invention ne résident pas tant dans le rende ment que dans le diamètre qui est considérablement plus petit que dans l'art antérieur et permet de construire un petitboitierde lampe en y assemblant plusieurs segments collecteurs. Ceci a pour résultat que la distance de projection est plus petite et conduit à une plus petite image de l'arc sur l'intégrateur ou la lucarne d'entrée, donc à un angle de collimation plus faible et estimé à environ + 0,80.This can be explained by the fact that the losses are due to the mirrors or additional lenses and to the overflow. The advantages of the collector according to the present invention do not lie so much in the efficiency as in the diameter which is considerably smaller than in the prior art and makes it possible to build a small lamp housing by assembling several manifold segments therein. This results in the projection distance being smaller and leading to a smaller image of the arc on the integrator or the entry skylight, therefore at a lower collimation angle estimated at around + 0.80 .

Selon les mêmes principes, a été fait un projet de collecteur présentant trois ensembles de combinaisons lentilles-miroirs. Le diamètre de collecteur qui peut être obtenu avec cette configuration est d'approximativement 32 cm. Following the same principles, a collector project was made presenting three sets of lens-mirror combinations. The collector diameter which can be obtained with this configuration is approximately 32 cm.

Claims

1 - Optical collector device for irradiating a surface, intended in particular for a solar simulator with a low collimation angle, characterized in that it comprises a common light source (2), several elementary collector segments, each of '' comprising several spherical lenses (I, II, III, IV) of the same size and same shape and having the light source (P) in their focus, several first plane mirrors (B, C, D) arranged in the beam path light emitted by the source, from the caté opposite to the source (P) compared to the spherical lenses (II, III, IV) and inclined on the direction of propagation of the light starting from these spherical lenses (II, III, IV) so as to reflect the light received in the direction of the surface to be irradiated, a second plane mirror (A) arranged on the path of the light beam emitted by the source of the side opposite to the spherical lens (I) and inclined on the direction of light from this len tille (I) so as to reflect the light received in the direction of a third plane mirror (E) situated on the same side of the second plane mirror (A) and inclined on the direction of propagation of light from this second mirror plane (A) so as to reflect the light received in the direction of the surface to be irradiated, these elementary collector segments being arranged in relation to one another so as to superimpose all the images of the light source on the surface to be irradiated and grouped around the light source so as to receive the maximum of the light emitted.