FR2790540A1 - Feu de signalisation a plage eclairante homogene pour vehicule automobile - Google Patents
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Abstract
Un feu de signalisation comprend une source (10), une plaque optique (20) apte à redresser la lumière incidente vers une direction moyenne généralement parallèle à un axe optique (x), et un ballon récupérateur et répartiteur de flux (30) interposé entre la source et la plaque pour répartir la lumière sur la surface interne de la plaque (20). Selon l'invention, la plaque optique (20) présente une hauteur et une largeur du même ordre de grandeur et possède des aménagements optiques (21) présentant des coefficients de transmission de la lumière divers, et le ballon (30) assure une répartition donnée de la lumière, à la fois en direction horizontale et en direction verticale, qui tient compte desdits coefficients.On obtient ainsi en sortie de ladite plaque un éclairement qui est essentiellement constant aussi bien en direction horizontale qu'en direction verticale.Application aux véhicules automobiles.
Description
La présente invention concerne d'une façon générale
les feux de signalisation de véhicules automobiles.
Il existe de nos jours une préoccupation croissante quant à la réalisation d'un feu de signalisation, qui, lorsqu'il est allumé, présente une plage éclairante aussi homogène que possible, et ceci pour des positions
d'observation quelconques dans le champ lumineux du feu.
Ainsi les défauts courants des feux de signalisation équipés d'une source unique (lampe à filament) coopérant avec un miroir arrière récupérateur sont un surcroît d'intensité lumineuse dans la région du voyant située au droit de la lampe, exposée à la densité de flux lumineux la plus grande. Lorsque l'on utilise des aménagements optiques de type lentille de Fresnel en coopération avec la lampe, le même type de problème est rencontré, la région centrale de la lentille émettant une densité de flux sensiblement supérieure à sa région périphérique. On connait en outre par le document FR-A-2 614 969 au nom de la Demanderesse un feu de signalisation conçu pour offrir, sur une largeur substantielle mais sur une hauteur limitée (feu allongé), une intensité lumineuse de sa plage éclairante relativement homogène. Il comporte à cet effet une lampe à filament coopérant avec un ballon de répartition angulaire de la lumière, qui l'entoure étroitement, et une plaque optique de redressement renvoyant sensiblement dans l'axe du feu le rayonnement
reçu du ballon.
Toutefois, ce feu connu ne résout pas complètement le problème des inhomogénéités, en ce sens que les aménagements de redressement de la lumière prévus sur la plaque présentent des coefficients de transmission de la lumière qui varient beaucoup d'un lieu à l'autre, et en particulier selon l'importance du redressement demandé, si bien qu'en définitive, un tel feu conserve une densité de flux lumineux sensiblement plus importante au droit de la lampe que vers les bords latéraux de la lampe. Au surplus, les enseignements de ce document s'appliquent limitativement à un feu de faible hauteur, et ne donnent aucune indication permettant de traiter le cas d'un feu dont la plage éclairante présente non seulement une largeur substantielle, mais également une
hauteur substantielle.
La présente invention vise à pallier ces
limitations de l'état de la technique.
Elle propose à cet effet, selon un premier aspect, un feu de signalisation pour véhicule automobile, comprenant une source lumineuse, une plaque optique possédant des aménagements optiques aptes à redresser la lumière issue de la région de la source pour qu'elle se propage avec une direction moyenne généralement parallèle à un axe optique horizontal, ainsi qu'un ballon récupérateur et répartiteur de flux interposé entre la source et la plaque optique et apte à assurer une répartition donnée de la lumière sur la surface interne de la plaque optique dans au moins une direction donnée, caractérisé en ce que la plaque optique présente une hauteur et une largeur du même ordre de grandeur et possède des aménagements optiques présentant des coefficients de transmission de la lumière différents les uns des autres, et en ce que le ballon assure une répartition donnée de la lumière, à la fois en direction horizontale et en direction verticale, qui tient compte desdits coefficients de transmission différents de manière à obtenir un éclairement en sortie de ladite plaque qui soit essentiellement constant aussi bien en
direction horizontale qu'en direction verticale.
Des aspects préférés, mais non limitatifs, du feu de signalisation selon l'invention sont les suivants: - lesdits aménagements optiques possèdent des coefficients de transmission qui évoluent par sauts en fonction de leur position selon au moins l'une des directions horizontale et verticale, et la répartition donnée de la lumière par le ballon évolue également par
sauts selon ladite direction.
- dans au moins une zone de ladite plaque et selon au moins une direction, les coefficients de transmission des aménagements optiques varient progressivement, et la répartition donnée de la lumière par le ballon en
direction de cette même zone est également progressive.
- l'une des faces du ballon est apte à assurer la répartition souhaitée de la lumière dans l'une des directions horizontale et verticale, et l'autre face du ballon est apte à assurer la répartition souhaitée de la
lumière dans l'autre direction.
- la face externe du ballon est apte à assurer la répartition souhaitée de la lumière dans la direction correspondant à la plus grande dimension de la plaque
optique.
- ladite face externe du ballon possède une
pluralité de stries.
- la face interne du ballon est essentiellement lisse. - la source lumineuse est un filament allongé selon une direction correspondant à la plus petite dimension de
la plaque optique.
- les aménagements optiques de la plaque optique sont constitués par des pavés déviateurs individuels
opérant soit par réfraction, soit par réflexion interne.
Selon un deuxième aspect de l'invention, celle-ci propose un procédé de fabrication d'un feu de signalisation de véhicule automobile, ce feu comprenant une source lumineuse, une plaque optique présentant des dimensions horizontale et verticale du même ordre de grandeur, et possédant des premiers aménagements optiques aptes à redresser la lumière issue de la région de la source pour qu'elle se propage avec une direction moyenne généralement parallèle à un axe optique horizontal, lesdits premiers aménagements optiques possédant différents coefficients de transmission de la lumière, ainsi qu'un ballon récupérateur et répartiteur de flux interposé entre la source et la plaque optique et comportant des seconds aménagements optiques aptes à assurer une répartition donnée de la lumière sur la surface interne de la plaque optique dans les directions horizontale et verticale, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à: - établir une loi d'évolution des coefficients de transmission desdits aménagements optiques en fonction des coordonnées horizontale et verticale de ces aménagements optiques sur la plaque, établir, à partir de ladite loi, une relation entre l'orientation d'un rayon issu de la source et incident sur lesdits seconds aménagements optiques et lesdites coordonnées horizontale et verticale, de telle manière que la combinaison entre ladite loi et ladite relation assure un éclairement essentiellement constant en sortie de la plaque selon les directions horizontale et verticale, - définir la géométrie desdits seconds aménagements optiques en fonction de ladite relation, - fabriquer en utilisant ladite géométrie un moule pour ledit ballon, et
- mouler le ballon à l'aide dudit moule.
Des aspects préférés, mais non limitatifs, du procédé de l'invention sont les suivants: - l'étape d'établissement d'une relation est réalisée en tenant compte également d'une indicatrice
d'émission de la source dans la direction considérée.
- l'étape d'établissement d'une relation est réalisée en tenant compte également d'un coefficient de
transmission desdits seconds aménagements.
- l'étape de définition consiste à définir successivement, sur au moins l'une des faces du ballon, une pluralité de seconds aménagements optiques adjacents (32) en fonction des lois de la réfraction et/ou de la
réflexion totale.
- l'étape de définition consiste à définir, sur au moins l'une des faces du ballon, une surface lisse formant des seconds aménagements optiques dans la continuité les uns des autres 32 en fonction des lois de
la réfraction.
- l'étape de définition comprend deux sous-étapes distinctes et indépendantes appliquées respectivement sur les deux faces du ballon et correspondant respectivement
à la direction horizontale et à la direction verticale.
D'autres aspects, buts et avantages de la présente invention apparaîtront mieux à la lecture de la
description détaillée suivante d'une forme de réalisation
préférée de celle-ci, donnée à titre d'exemple non limitatif et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 est une vue schématique en coupe horizontale d'un feu de signalisation selon l'invention, la figure 2 est une vue schématique en coupe verticale du feu de la figure 1, la figure 3 est une vue schématique partielle, de face, du feu des figures 1 et 2, la figure 4 est une vue en coupe horizontale d'un détail du feu des figures 1 à 3, incluant une pièce optique de répartition, la figure 5 est une vue en perspective de la face externe de la pièce optique de répartition, la figure 6 est une vue en coupe verticale du détail de la figure 4, la figure 7 est une vue en perspective de la face interne de la pièce optique de répartition, la figure 8 est une vue partielle en perspective de la face interne d'une pièce optique de redressement du feu de l'invention, et les figures 9 et 10 illustrent en détail les comportements optiques de deux type d'aménagements
optiques prévus sur la pièce optique de redressement.
En référence aux dessins, un feu de signalisation selon l'invention comprend une source lumineuse 10, ici le filament allongé d'une lampe de signalisation standard, un élément répartiteur de flux 30 en forme générale de ballon, un élément redresseur de flux 20 en forme générale de plaque, et un voyant 40 s'étendant le long et à l'extérieur de la plaque 20. Le feu comprend également, de façon non représentée mais bien connue en soi, un socle, un porte-lampe, un connecteur, etc. Ce feu est représenté dans un référentiel orthonormé (0,x,y, z), x étant l'axe optique du feu, z étant vertical et y perpendiculaire à x et à z, et 0
étant situé au centre de la source 10.
La plaque optique 20 et le voyant 40 possèdent des dimensions en hauteur et en largeur qui sont voisines l'une de l'autre, et plus généralement du même ordre de grandeur, c'est-à-dire que, lorsque l'on souhaite obtenir en sortie du feu une plage éclairante homogène, les problèmes de répartition homogène de l'éclairement se posent aussi bien en direction horizontale qu'en
direction verticale.
Si l'on se réfère maintenant plus particulièrement à la figure 1, le principe optique du feu de l'invention réside en ce que le ballon 30 est propre à dévier le rayonnement qu'il reçoit de la source 10 pour le répartir angulairement en direction de la face interne de la plaque 20, cette face interne possédant des éléments optiques redresseurs 21 aptes à dévier les rayons lumineux incidents pour qu'ils se propagent
essentiellement parallèlement à l'axe optique x.
Dans le présent exemple, la répartition angulaire de la lumière vers la plaque 20 en direction horizontale est effectuée par la face externe 32 du ballon 30, qui comporte un ensemble de stries généralement verticales 321 prenant appui sur une surface sphérique centrée approximativement sur le centre 0 de la source 10, et ces stries verticales sont conçues en tenant compte des coefficients de transmission lumineuse des différents éléments optiques redresseurs 21, ainsi que du
coefficient de transmission de chaque strie 321 elle-
même, pour qu'en sortie de la plaque 20, la densité de flux lumineux soit essentiellement constante sur toute
son étendue horizontale.
On comprend en effet que, selon le type d'élément optique 21 et selon l'importance de la déviation angulaire de la lumière qui lui est demandée, son coefficient de transmission optique peut varier très sensiblement. Ainsi la figure 9 illustre un élément optique 21a opérant par réfraction pure, et l'on comprend que, selon l'inclinaison de sa face d'entrée, qui détermine elle-même la hauteur de la surface de dépouille qui la sépare d'une face d'entrée voisine, la quantité de
lumière perdue varie largement.
La figure 10 illustre quant à elle un élément optique 21b opérant par réflexion interne, dont le coefficient de transmission lumineuse peut encore se trouver différent selon la déviation globale demandée, et également de par les pertes au niveau de la réflexion au
niveau de la face oblique de l'élément.
Ainsi la présente invention permet de s'affranchir de ces variations, qu'elles soient progressives ou par sauts (le ballon réalisant alors respectivement des variations progressives ou par sauts), et de délivrer un
flux homogène.
Concrètement, le profil des différentes stries 321 du ballon est déterminé par des moyens de conception assistée par ordinateur, en établissant tout d'abord une loi de variation des coefficients de transmission des éléments 21 en fonction de leur cote horizontale selon y, et en intégrant cette loi dans le calcul qui, pour un angle donné vers le côté, d'un rayon issu de la source , détermine l'angle du rayon sortant du ballon 30 en direction de la plaque 20. En pratique, la face externe du ballon est réalisée en calculant son profil dans le plan horizontal axial x0y, puis en effectuant un glissement homothétique de ce profil parallèlement à lui- même entre des guides méridiens, pour obtenir la surface
telle qu'illustrée sur la figure 5.
Dans le même esprit, et en référence maintenant à la figure 2, la face interne 31 du ballon 30 est conçue pour obtenir le même résultat en direction verticale. En d'autres termes, on détermine une loi de variation des coefficients de transmission des éléments redresseurs 21 selon la direction z, et cette loi est intégrée dans le calcul qui, pour angle donné vers le haut ou vers le bas, d'un rayon issu de la source 10, détermine l'angle du
rayon sortant.
On observe ici en particulier sur les figures 2 et 6 que le travail de répartition effectué par la face interne 31 du ballon 30 peut dans le présent exemple être effectué à l'aide d'une surface lisse, donc sans dépouilles et sans pertes de rendement lumineux. On observe ainsi que la surface optimale dans le présent exemple de réalisation est une surface incurvée caractérisée par deux points d'inflexion sensiblement à mi-hauteur entre l'axe optique et l'extrémité supérieure 33 du ballon, et à mi-hauteur entre l'axe optique et
l'extrémité inférieure du ballon.
Pour que la répartition verticale de la lumière soit assurée dans tout plan vertical incliné vers la gauche ou vers la droite par rapport au plan vertical axial x0z, la surface intérieure 31 du ballon est préférentiellement engendrée par rotation du profil tel qu'illustré en particulier sur la figure 6 autour de l'axe vertical z. Alternativement, on peut par exemple définir trois sections de la surface intérieure 31 du ballon, l'une dans le plan vertical axial x0z et les deux autres dans les plans verticaux contenant les bords latéraux du ballon, et réaliser l'ensemble de la surface par
interpolation entre ces différentes sections.
Pour renforcer encore l'homogénéité de la répartition de la lumière en direction verticale, il peut être intéressant de prendre en compte, dans la conception de la surface de répartition verticale 31, l'indicatrice, ou diagramme polaire d'émission, de la source, sachant que, de façon inhérente, une source orientée ici verticalement paraîtra moins intense à mesure que l'on s'écartera angulairement, vers le haut ou vers le bas, de
l'axe optique x.
On obtient donc au total, en sortie de la plaque , un rayonnement qui se propage sensiblement parallèlement à l'axe x sur toute l'étendue de la plaque, et dont la densité de flux reste essentiellement
constante sur toute l'étendue de la plaque.
Ce rayonnement est ensuite diffusé, de façon connue en soi, par des aménagements optiques de diffusion 41 tels que des tores ou des billes, prévus sur la face
interne du voyant 40.
On observera ici que la présente invention s'applique aussi bien à des plaques optiques 20 et à des voyants 40 généralement plans ou peu galbés, -comme illustré, qu'à des plaques optiques et à des voyants présentant un galbe prononcé, la géométrie de la plaque en particulier pouvant être aisément prise en compte
par les moyens de conception assistée par ordinateur.
Par ailleurs, on comprend que, plus le ballon 30 est refermé autour de la source, tant horizontalement que verticalement, meilleure est la récupération du flux lumineux émis par la source, et donc meilleur est le
rendement du feu.
Toutefois, le fait de réaliser un ballon trop refermé, par exemple jusqu'à 90 ou davantage, aussi bien
latéralement de part et d'autre de l'axe optique x qu'au-
dessus et au-dessous de ce même axe x, peut poser des
problèmes de conception et de démoulage du ballon.
On a observé à cet égard que, si l'étendue angulaire la plus importante à obtenir pour couvrir l'étendue de la plaque 20 est par exemple en direction horizontale, alors il est particulièrement intéressant d'orienter le filament allongé de la lampe en direction verticale. En effet, avec une telle orientation, le diagramme de rayonnement, ou indicatrice, du filament est tel que c'est dans cette position que l'on peut atténuer la couverture angulaire du ballon autour de la lampe, en direction verticale, sans pour autant faire face à des pertes de flux excessives. Ainsi l'on peut démontrer que, par exemple si la couverture angulaire du ballon est de 60 au-dessus et au-dessous de l'axe x, alors on récupère déjà plus de 95% du flux qui serait récupéré avec un ballon couvrant 90 verticalement. Cette diminution de l'étendue verticale étant acquise, on peut alors sans difficulté prévoir en direction horizontale une couverture angulaire proche de 90 , car avec la source en position verticale, chaque degré gagné selon cette direction contribue au renforcement du flux lumineux
renvoyé vers la plaque 20.
Bien entendu, la présente invention n'est nullement limitée à la forme de réalisation décrite ci-dessus et représentée sur les dessins, mais l'homme du métier saura y apporter toute variante ou modification conforme à son esprit. En particulier, la plaque 20 peut comporter des plages utiles non jointives séparées par des zones lisses qui permettent, lorsque le feu est éteint, de voir l'intérieur de celui-ci, pour ainsi conférer une impression visuelle de profondeur. Dans ce cas, le ballon est conçu pour n'envoyer sensiblement aucun flux lumineux vers les zones lisses, tout en répartissant la
lumière vers les zones utiles comme décrit plus haut.
Selon une autre variante de réalisation, le feu peut comporter additionnellement un miroir coopérant avec des zones lisses de la plaque 20 et dont l'activité est localisée au niveau de ces zones lisses. Ces zones lisses sont par exemple situées dans la région des bords du feu, et la région centrale de la plaque 20 coopère alors avec le ballon 30 comme décrit plus haut. Le miroir peut être lisse (typiquement constitué par des portions de paraboloïde de révolution) ou réalisé avec des échelons notamment pour ne pas accroître la profondeur du feu. Il peut présenter un revêtement du type métallisé, et/ou
recevoir un traitement diffusant.
Claims (15)
1. Feu de signalisation pour véhicule automobile, comprenant une source lumineuse (10), une plaque optique (20) possédant des aménagements optiques (21) aptes à redresser la lumière issue de la région de la source pour qu'elle se propage avec une direction moyenne généralement parallèle à un axe optique horizontal (x), ainsi qu'un ballon récupérateur et répartiteur de flux (30) interposé entre la source et la plaque optique et apte à assurer une répartition donnée de la lumière sur la surface interne de la plaque optique (20) dans au moins une direction donnée, caractérisé en ce que la plaque optique (20) présente une hauteur et une largeur du même ordre de grandeur et possède des aménagements optiques (21a, 21b) présentant des coefficients de transmission de la lumière différents les uns des autres, et en ce que le ballon (30) assure une répartition donnée de la lumière, à la fois en direction horizontale et en direction verticale, qui tient compte desdits coefficients de transmission différents de manière à obtenir un éclairement en sortie de ladite plaque qui soit essentiellement constant aussi bien en direction
horizontale qu'en direction verticale.
2. Feu de signalisation selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits aménagements optiques (21a, 21b) possèdent des coefficients de transmission qui évoluent par sauts en fonction de leur position selon au moins l'une des directions horizontale et verticale, et en ce que la répartition donnée de la lumière par le ballon (30) évolue également par sauts selon ladite direction.
3. Feu de signalisation selon la revendication 1, caractérisé en ce que, dans au moins une zone de ladite plaque (20) et selon au moins une direction, les coefficients de transmission des aménagements optiques (21a, 21b) varient progressivement et en ce que la répartition donnée de la lumière par le ballon (30) en
direction de cette même zone est également progressive.
4. Feu de signalisation selon l'une des
revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'une (31)
des faces du ballon (30) est apte à assurer la répartition souhaitée de la lumière dans l'une (z) des directions horizontale et verticale, et en ce que l'autre face (32) du ballon est apte à assurer la répartition
souhaitée de la lumière dans l'autre direction (y).
5. Feu de signalisation selon la revendication 4, caractérisé en ce que la face externe (32) du ballon est apte à assurer la répartition souhaitée de la lumière dans la direction (y) correspondant à la plus grande
dimension de la plaque optique (20).
6. Feu de signalisation selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite face externe (32) du ballon
(30) possède une pluralité de stries (321).
7. Feu de signalisation selon l'une des
revendications 5 et 6, caractérisé en ce que la face
interne (31) du ballon est essentiellement lisse.
8. Feu de signalisation selon l'une des
revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la source
lumineuse (10) est un filament allongé selon une direction (z) correspondant à la plus petite dimension de
la plaque optique (20).
9. Feu de signalisation selon l'une des
revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les
aménagements optiques (21) de la plaque optique (20) sont constitués par des pavés déviateurs individuels opérant soit par réfraction (21a), soit par réflexion interne (21b).
10. Procédé de fabrication d'un feu de signalisation de véhicule automobile, ce feu comprenant une source lumineuse (10), une plaque optique (20) présentant des dimensions horizontale et verticale du même ordre de grandeur, et possédant des premiers aménagements optiques (21) aptes à redresser la lumière issue de la région de la source pour qu'elle se propage avec une direction moyenne généralement parallèle à un axe optique horizontal (x), lesdits premiers aménagements optiques possédant différents coefficients de transmission de la lumière, ainsi qu'un ballon récupérateur et répartiteur de flux (30) interposé entre la source et la plaque optique et comportant des seconds aménagements optiques (31, 32) aptes à assurer une répartition donnée de la lumière sur la surface interne de la plaque optique (20) dans les directions horizontale et verticale, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à: - établir une loi d'évolution des coefúicients de transmission desdits aménagements optiques (21) en fonction des coordonnées horizontale et verticale (y, z) de ces aménagements optiques sur la plaque (20), - établir, à partir de ladite loi, une relation entre l'orientation d'un rayon issu de la source et incident sur lesdits seconds aménagements optiques et lesdites coordonnées horizontale et verticale, de telle manière que la combinaison entre ladite loi et ladite relation assure un éclairement essentiellement constant en sortie de la plaque selon les directions horizontale et verticale, - définir la géométrie desdits seconds aménagements optiques (31, 32) en fonction de ladite relation, - fabriquer en utilisant ladite géométrie un moule pour ledit ballon, et
- mouler le ballon (30) à l'aide dudit moule.
11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'étape d'établissement d'une relation est réalisée en tenant compte également d'une indicatrice d'émission de la source (10) dans la direction considérée.
12. Procédé selon l'une des revendications 10 et
11, caractérisé en ce que l'étape d'établissement d'une relation est réalisée en tenant compte également d'un coefficient de transmission desdits seconds aménagements (32).
13. Procédé selon l'une des revendications 10 à 12,
caractérisé en ce que l'étape de définition consiste à définir successivement, sur au moins l'une des faces du ballon, une pluralité de seconds aménagements optiques adjacents (321) en fonction des lois de la réfraction
et/ou de la réflexion totale.
14. Procédé selon l'une des revendications 10 à 13,
caractérisé en ce que l'étape de définition consiste à définir, sur au moins l'une des faces du ballon, une surface lisse (31) formant des seconds aménagements optiques dans la continuité les uns des autres en
fonction des lois de la réfraction.
15. Procédé selon l'une des revendications 10 à 14,
caractérisé en ce que l'étape de définition comprend deux sous-étapes distinctes et indépendantes appliquées respectivement sur les deux faces (32, 31) du ballon et correspondant respectivement à la direction horizontale
et à la direction verticale.
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Effective date: 20131129 |