FR2752039A1 - Light generator for plastics-based fibre optic cables - Google Patents
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Abstract
Description
NOUVEAUX GENERATEURS DE LUMIERE POUR FIBRES OPTIQUES
L'éclairage par fibres optiques et notamment les FOP (fibres optiques plastique) se généralise de plus en plus.NEW LIGHT GENERATORS FOR FIBER OPTICS
Lighting by optical fibers and in particular FOP (plastic optical fibers) is becoming more and more widespread.
Dans les applications les plus importantes qui se situent dans les domaines muséographiques, architecturaux décoratifs, industriels, etc, les principaux avantages recherchés concernent:
- I'obtention d'une lumière froide (sans accompagnement de chaleur)
- la réalisation, éventuellement simultanée et à l'aide d'un seul générateur, d'un éclairage à 2 ou plusieurs sorties, d'une part par des éléments de câble à points lumineux à FOP isolés ou compactés dans une seule extrémité (embout unique) et d'autre part, par des éléments de câbles à FOP diffusant latéralement la lumière.In the most important applications in the museographic, decorative architectural, industrial fields, etc., the main advantages sought concern:
- obtaining a cold light (without heat support)
- the realization, possibly simultaneous and using a single generator, of lighting with 2 or more outputs, on the one hand by cable elements with light points with FOP isolated or compacted in only one end (end piece single) and on the other hand, by elements of FOP cables laterally diffusing the light.
- I'utilisation de sources de lumière à faible consommation électrique et à forte dissipation thermique interne permettant de réduire la température à l'entrée des câbles ou des faisceaux de lumière. - the use of light sources with low power consumption and high internal heat dissipation making it possible to reduce the temperature at the entry of cables or light beams.
- la mise en oeuvre de sources de lumière dont le niveau de bruit acoustique, principalement dû aux systèmes de ventilation est réduit aux maximum. - the use of light sources whose acoustic noise level, mainly due to ventilation systems, is minimized.
Des générateurs de lumière destinés à l'éclairage par FOP sont maintenant commercialisés, mais aucun ne présente, dans l'état de l'art actuel, I'ensemble des propriétés énumérées plus haut. Light generators intended for lighting by FOP are now on the market, but none, in the current state of the art, has all of the properties listed above.
Les générateurs actuels sont constitués généralement par une lampe halogène ou à iodure métallique associée à un réflecteur qui renvoie la lumière après passage dans une optique de focalisation appropriée, dans la direction où est placé le faisceau ou le câble à FOP chargés de transmettre la lumière en un ou plusieurs points aux endroits souhaités. Un des inconvénients majeurs de ce type de générateur est que le meilleur compromis entre la puissance lumineuse transmise par le câble et l'élévation de température à l'entrée du câble est difficile à obtenir. Il peut en résulter des détériorations de la FOP, car les températures mises en jeu peuvent rapidement dépasser 85"C. Current generators generally consist of a halogen or metal halide lamp associated with a reflector which returns the light after passing through an appropriate focusing optic, in the direction where the beam or the FOP cable responsible for transmitting the light is placed. one or more points at the desired locations. One of the major drawbacks of this type of generator is that the best compromise between the light power transmitted by the cable and the rise in temperature at the cable entry is difficult to obtain. This can result in damage to the FOP, as the temperatures involved can quickly exceed 85 "C.
Ces générateurs sont donc nécessairement équipés de filtres anticaloriques qui absorbent en même temps que l'énergie calorifique infrarouge une partie significative de la lumière visible. These generators are therefore necessarily equipped with heat-resistant filters which absorb, at the same time as the infrared heat energy, a significant part of the visible light.
Par ailleurs, un ou plusieurs ventilateurs sont nécessaires pour évacuer la chaleur engendrée à l'intérieur du générateur. Ces ventilateurs créent un bruit acoustique souvent indésirable dans certaines applications tandis que les trous et auvents d'aération nécessaires au bon fonctionnement des ventilateurs excluent l'utilisation des générateurs en milieux très humides, tels les ruissellements. Ces ouvertures laissent, par ailleurs, souvent 'filtrer' une partie de la lumière émise par la lampe, créant ainsi une lumière parasite non désirée. In addition, one or more fans are necessary to evacuate the heat generated inside the generator. These fans create an acoustic noise that is often undesirable in certain applications, while the ventilation holes and canopies necessary for the proper functioning of the fans exclude the use of generators in very humid environments, such as runoff. These openings, moreover, often “filter” part of the light emitted by the lamp, thus creating unwanted stray light.
De plus, la sortie unique de la lumière de ces générateurs ne permet pas généralement l'utilisation d'un faisceau multicâbles de grand diamètre et ne peut être optimisée à la fois pour une transmission de la lumière par câbles à diffusion latérale et par câbles à transmissions ponctuelles de lumière. In addition, the single light output of these generators does not generally allow the use of a large diameter multicable bundle and cannot be optimized for both light transmission by side diffusion cables and by punctual light transmissions.
Les générateurs de lumière, objet de l'invention, permettent, grâce à une nouvelle utilisation des lampes sources de lumière, associées à des systèmes de refroidissement perfectionnés de palier les inconvénients relevés avec les générateurs existants et ainsi de satisfaire aux nouvelles exigences des utilisateurs. The light generators, object of the invention, allow, thanks to a new use of light source lamps, associated with improved cooling systems to overcome the drawbacks noted with existing generators and thus meet the new requirements of users.
La Figure I montre le schéma général d'un générateur objet de l'invention. Figure I shows the general diagram of a generator object of the invention.
Le générateur suivant l'invention est constitué d'une infrastructure mécanique extérieure 2 comprenant l'ensemble des éléments constitutifs du générateur. Une seule lampe 1 est utilisée, sans réflecteur, et peut ainsi notamment, rayonner son énergie lumineuse en avant et en arrière dans le plan horizontal vers 2 sorties opposées et symétriques situées sur le même axe. The generator according to the invention consists of an external mechanical infrastructure 2 comprising all of the components of the generator. A single lamp 1 is used, without a reflector, and can thus in particular radiate its light energy forward and backward in the horizontal plane towards 2 opposite and symmetrical outputs located on the same axis.
La lumière émise rayonnant par exemple vers la sortie de droite, traverse un filtre anticalorique 5 et des optiques de focalisation 6. Si nécessaire, et pour des raisons d'efficacités thermiques et optiques optimales, les optiques de focalisation 6 peuvent être choisies et disposées de manière à assurer un maximum de concentration de lumière dans un barreau 3 réalisé en matériau optique transparent et jouant le rôle d'adaptateur d'indice optique et d'isolation thermique. The emitted light radiating, for example towards the right outlet, passes through a heat filter 5 and focusing optics 6. If necessary, and for reasons of optimal thermal and optical efficiencies, the focusing optics 6 can be chosen and arranged so as to ensure maximum light concentration in a bar 3 made of transparent optical material and playing the role of adapter of optical index and thermal insulation.
Pour des raisons de simplification de la Figure 1, le système de refroidissement proprement dit n'y est pas figuré, mais est montré séparément sur la Figure 2. For the sake of simplification of Figure 1, the cooling system itself is not shown there, but is shown separately in Figure 2.
Un ventilateur 8 assure une aération efficace grâce à une circulation d'air 7 dans un circuit en chicane, assurant le maximum de refroidissement de l'ensemble du générateur. A fan 8 provides efficient ventilation by circulating air 7 in a baffle circuit, ensuring maximum cooling of the entire generator.
L'invention sera mieux comprise par les explications et figures qui suivent. The invention will be better understood from the explanations and figures which follow.
Dans la plupart des générateurs commercialisés, les lampes sont utilisées en association avec un réflecteur métallique . Un tel ensemble permet d'obtenir dans une direction déterminée un maximum d'intensité du flux lumineux délivré par la lampe. In most generators sold, the lamps are used in combination with a metal reflector. Such an assembly makes it possible to obtain in a determined direction a maximum intensity of the light flux delivered by the lamp.
Cependant, dans le cas notamment des lampes aux iodures métalliques, où le rélflecteur est souvent un élément séparé de la lampe, et dont on choisit des dimensions et ensuite le positionnement en fonction du type de lampe utilisé, I'efficacité du réflecteur est souvent très faible. A titre d'exemple non limitatif, I'emploi d'un réflecteur associé à une lampe
Général Electric MBI 150/T/40 n'augmente que d'environ 15% le flux lumineux émis par la lampe seule et dans les meilleures conditions de réglage du couple lampe-réflecteur.However, in the case in particular of metal halide lamps, where the reflector is often a separate element from the lamp, and the dimensions of which are chosen and then the positioning according to the type of lamp used, the efficiency of the reflector is often very low. By way of nonlimiting example, the use of a reflector associated with a lamp
General Electric MBI 150 / T / 40 only increases the luminous flux emitted by the lamp only by around 15% and under the best conditions for adjusting the lamp-reflector couple.
L'objectif essentiel de l'invention est, comme il est montré sur la Figure 3, d'utiliser un tel type de lampe 2, sans réflecteur, qui rayonne la lumière émise d'une manière quasiornnidirectionnelle. Par ailleurs, des optiques de focalisation 6 permettent de concentrer une partie de la lumière dans au moins 2 directions, par exemple opposées. Cette lumière est reçue par 2 faisceaux 4 de câbles à FOP dont la fonctionnalité peut être très différente. The essential objective of the invention is, as shown in Figure 3, to use such a type of lamp 2, without reflector, which radiates the light emitted in a quasi-directional manner. Furthermore, focusing optics 6 allow part of the light to be concentrated in at least 2 directions, for example opposite directions. This light is received by 2 bundles 4 of FOP cables whose functionality can be very different.
Si un seul type de câble à diffusion latérale de la lumière est utilisé, I'éclairement longitudinal du câble sera très amélioré en raccordant les 2 extrémités de ce câble à chacune des 2 sorties du générateur. If only one type of cable with lateral light diffusion is used, the longitudinal illumination of the cable will be much improved by connecting the 2 ends of this cable to each of the 2 generator outputs.
Des filtres anticaloriques 5 sont placés directement en face de la lampe 1, entre celle-ci et les optiques de focalisation 6. L'efficacité d'une telle disposition est très supérieure à celle obtenue en plaçant les filtres anticaloriques 5 entre les 2 lentilles 6, comme cela est souvent le cas dans les générateurs actuellement commercialisés. Heat filters 5 are placed directly in front of the lamp 1, between the latter and the focusing optics 6. The effectiveness of such an arrangement is much higher than that obtained by placing the heat filters 5 between the 2 lenses 6 , as is often the case in generators currently on the market.
En effet, sans accessoires optiques intermédiaires entre la lampe et les filtres 5, ceux-ci présentent une efficacité optique optimale. Ce n'est pas le cas dans les générateurs actuels où les filtres 5 sont placés entre les couples de lentilles 6, ce qui conduit à une modification importante des trajets optiques traversant les filtres et à une réduction significative de l'effet anticalorique recherché. Indeed, without intermediate optical accessories between the lamp and the filters 5, these have optimal optical efficiency. This is not the case in current generators where the filters 5 are placed between the pairs of lenses 6, which leads to a significant modification of the optical paths passing through the filters and to a significant reduction in the anticaloric effect sought.
Par ailleurs, les filtres 5, placés à proximité immédiate de la lampe 1 absorbent une partie très importante des rayons infrarouges émis et l'élévation de température des filtres 5 est très élevée. Il en résulte une variation significative de l'indice optique du verre constituant les filtres, ce qui accentue par un phénomène de réflexion l'effet anticalorique des filtres. Furthermore, the filters 5, placed in the immediate vicinity of the lamp 1 absorb a very large part of the infrared rays emitted and the temperature rise of the filters 5 is very high. This results in a significant variation in the optical index of the glass constituting the filters, which accentuates the anti-caloric effect of the filters by a reflection phenomenon.
De façon à diminuer au maximum l'élévation de température à l'entrée des câbles optiques une ventilation forcée est assurée par un ventilateur 8. Selon un autre objet de l'invention, le bruit de ce ventilateur est considérablement réduit par l'emploi d'un système de ventilation constitué par un circuit d'aspiration et d'évacuation d'air réalisé par des conduits disposés en chicane. Cet aménagement mécanique particulier est destiné à modifier le trajet normal de la circulation d'air du système de ventilation au profit des surfaces les plus chaudes ou les plus sensibles comme celles des extrémités des câbles optiques. In order to minimize the temperature rise at the inlet of the optical cables, forced ventilation is provided by a fan 8. According to another object of the invention, the noise of this fan is considerably reduced by the use of '' a ventilation system consisting of an air suction and evacuation circuit produced by ducts arranged in a baffle. This particular mechanical arrangement is intended to modify the normal path of the air circulation of the ventilation system in favor of the hottest or most sensitive surfaces such as those of the ends of the optical cables.
Selon l'invention, une amélioration sensible est obtenue pour ces conduits en chicane à la fois du point de vue du bruit acoustique et de la dissipation thermique. According to the invention, a significant improvement is obtained for these baffled conduits both from the point of view of acoustic noise and of heat dissipation.
A titre d'exemple, non limitatif de l'invention, un générateur à 2 sorties comprend une lampe 150 W sans réflecteur du type GE MBI 150/T/40. Ce générateur est prévu pour recevoir à chacune de ses 2 sorties un faisceau de 20 câbles à FOP d'une longueur de 2 mètres. By way of example, without limitation of the invention, a generator with 2 outputs comprises a 150 W lamp without reflector of the GE MBI 150 / T / 40 type. This generator is designed to receive at each of its 2 outputs a bundle of 20 FOP cables with a length of 2 meters.
Le diamètre unitaire des FOP est de Imm. The unit diameter of the FOP is Imm.
Le faisceau est constitué par 260 FOP soit 13 FOP par câble élémentaire
Le diamètre utile de chaque câble est d'environ 4mm
Le diamètre utile du faisceau à la sortie du générateur est de 18 mm
L'intensité lumineuse moyenne mesurée dans l'axe en sortie de chaque câble de 4mm de diamètre utile est de 110 candelas soit 2200 candelas pour 20 câbles et 4400 candelas pour l'ensemble des 2 sorties.The bundle consists of 260 FOP or 13 FOP per elementary cable
The useful diameter of each cable is approximately 4mm
The useful diameter of the beam at the generator outlet is 18 mm
The average light intensity measured in the axis at the outlet of each 4mm useful diameter cable is 110 candelas, i.e. 2200 candelas for 20 cables and 4400 candelas for all 2 outputs.
A titre de comparaison le nombre de candelas mesurés avec le même type de faisceau à 20 câbles 4mm raccordé sur la sortie d'un générateur classique actuel équipé du même type de lampe, mais munie d'un réflecteur n'est que de 2540 candelas soit une diminution de lumière d'environ 60% par rapport au générateur objet de l'invention à 2 sorties. By way of comparison, the number of candelas measured with the same type of beam with 20 4mm cables connected to the output of a current conventional generator equipped with the same type of lamp, but fitted with a reflector is only 2,540 candelas or a reduction in light of approximately 60% compared to the generator object of the invention with 2 outputs.
Avec les générateurs classiques actuels et en utilisant les mêmes types de ventilateurs et filtres anticaloriques proposés dans notre nouvelle version de générateur selon l'invention, mais avec une disposition différente, la température à l'entrée des câbles à FOP est au maximum de 60"C. With current conventional generators and using the same types of fans and heat filters offered in our new version of generator according to the invention, but with a different arrangement, the temperature at the input of the cables to FOP is at most 60 " vs.
Cette température est réduite à 38"C avec la nouvelle disposition et structure de refroidissement en chicane selon l'un des objets de l'invention. This temperature is reduced to 38 "C with the new baffle arrangement and cooling structure according to one of the objects of the invention.
Le niveau de bruit acoustique des nouveaux générateurs, objets de l'invention est toujours inférieur à 44 dba. Cette valeur est réduite d'au minimum 10 à 20 dba par rapport a celle mesurée sur les générateurs commercialisés connus. The acoustic noise level of the new generators, objects of the invention is always less than 44 dba. This value is reduced by at least 10 to 20 dba compared to that measured on known commercial generators.
Selon l'invention, le système retenu pour améliorer l'évacuation thermique d'après la figure 2 permet, grâce à la disposition en deux étage séparés, de séparer les flux d'air. According to the invention, the system chosen to improve the thermal evacuation according to FIG. 2 makes it possible, thanks to the arrangement in two separate stages, to separate the air flows.
Avec cette disposition, la platine d'alimentation n'est pas échauffé par le flux d'air issu de la lampe et inversement le flux d'air circulant le long de la platine d'alimentation n'ajoute pas d'échauffement dans l'axe du rayonnement lumineux. With this arrangement, the supply plate is not heated by the air flow coming from the lamp and conversely the air flow circulating along the supply plate does not add heating in the axis of light radiation.
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Citations (4)
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1996
- 1996-08-05 FR FR9609935A patent/FR2752039B1/en not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
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|---|---|
| FR2752039B1 (en) | 1998-09-25 |
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Effective date: 20090430 |