FR2952997A1

FR2952997A1 - Light concentrator e.g. projectors for use in headlights of cars, has light inlet area and light outlet area that are connected by upstream and downstream convectors, and convergent lens located between two convectors

Info

Publication number: FR2952997A1
Application number: FR0905646A
Authority: FR
Inventors: Franck Guigan
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-11-25
Filing date: 2009-11-25
Publication date: 2011-05-27

Abstract

The concentrator has a light inlet area and a light outlet area that are placed at an upstream of the concentrator. The areas are connected by upstream and downstream convectors (4, 5) that are arranged in series. The upstream convector and the downstream convector comprise a longitudinal section that is in a trapezoidal shape. The inlet area is a small base of an upstream trapezoid. The outlet area is large base of a downstream trapezoid. A convergent lens (7) is located between the convectors. A prism connects two successive portions of guides of light.

Description

Concentrateur de lumière La présente invention concerne un concentrateur de lumière. Les concentrateurs de lumière peuvent être des projecteurs, ou des 5 dispositifs d'alimentation de guides optiques. Auparavant, les sources lumineuses étaient encombrantes, qu'il s'agisse d'ampoules ou de tubes luminescents, mais on dispose aujourd'hui de diodes électroluminescentes qui peuvent dans de nombreux cas se résumer à une très petite surface émettant de la lumière. L'homme de l'art appelé à 10 concevoir un concentrateur de lumière n'a pas pour autant changé sa façon de voir, et utilise généralement un convecteur parabolique ou similaire, souvent complété par une lentille. Le principe retenu ici est fondamentalement différent, et consiste à créer une image virtuelle à partir de la source lumineuse, en disposant 15 de part et d'autre de cette source deux miroirs AC et BD formant un convecteur 4, les miroirs étant accolés en amont à la périphérie de la source lumineuse 20 et formant entre eux un angle ouvert vers l'aval. Il peut s'agir d'une série de miroirs plans ou d'un miroir conique. L'image virtuelle générée est une série de sources lumineuses 20 juxtaposées, qui dépend de la géométrie du convecteur : celle générée par un ensemble de deux miroirs plans forme une portion de cylindre, tandis que celle générée par un ensemble de quatre miroirs plans ou par un miroir conique forme une boule qui peut être sphérique ou irrégulière. Cette image virtuelle peut être vue par la sortie du dispositif, soit 25 directement soit par réflexions successives sur le convecteur. Pour obtenir un faisceau d'angle solide faible sans trop augmenter son élément de surface émetteur, la solution proposée consiste à munir le dispositif d'un dioptre convergent 7 à la sortie du convecteur 4, et d'un second convecteur 9 en aval dudit dioptre convergent 7. 30 Le dispositif 1 selon l'invention comprend d'amont en aval une zone d'entrée de la lumière 2 et une zone de sortie de la lumière 3 raccordées par deux convecteurs 4 et 5 disposés en série dits respectivement convecteur amont 4 et convecteur aval 5, chacun de ces convecteurs ayant une section longitudinale en forme de trapèze, la zone d'entrée de la 35 lumière étant la petite base 6 du trapèze amont et la zone de sortie de la lumière étant grande base 8 du trapèze aval, caractérisé par le fait qu'un dioptre convergent 7 est situé entre les deux convecteurs amont 4 et aval 5. Selon d'autres caractéristiques de l'invention : 40 ledit dioptre convergent 7 est constitué par l'extrémité amont convexe d'un guide de lumière 10 réalisé en matière transparente, dont les côtés s'écartent d'amont en aval ; - ledit dioptre convergent 7 dévie les rayons lumineux provenant directement ou par réflexion(s) de ladite zone 2 d'entrée de la 45 lumière pour qu'ils forment dans le convecteur aval un faisceau dont l'axe est sensiblement parallèle à l'axe longitudinal du dispositif 1, - le dispositif 1 comprend une source lumineuse 20 et la surface amont dudit dioptre convergent 7 est sensiblement tangente à ladite source 50 lumineuse 20 ; - le dispositif est muni d'un second dioptre convergent 9 à la sortie du convecteur aval 5 ; - l'un des deux foyers dudit second dioptre convergent 9 est situé sensiblement à l'intersection des côtés du trapèze constituant la 55 section dudit convecteur aval - ledit second dioptre convergent 9 dévie les rayons lumineux pour qu'ils convergent en un point P tel que les rayons du faisceau les plus éloignés de son axe soient parallèles à l'axe du dispositif 1 lors de leur sortie dudit dioptre convergent 9 ; - une partie au moins des miroirs constituant le convecteur amont 4 est en métal ; le dispositif 1 est associé en série avec un autre dispositif lb selon l'invention ; le dispositif 1 comprend un prisme 30 reliant deux portions 10a et 10b successives d'un guide de lumière 10, et ce prisme 30 est séparé desdites parties amont l0a et aval 10b par deux volumes 301 et 302 d'un matériau d'indice de réfraction sensiblement inférieur à celui du guide de lumière 10 et à celui dudit prisme 30. L'invention sera bien comprise, et d'autres buts, avantages et caractéristiques de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui va suivre, laquelle est illustrée par les figures 1 à 7 qui représentent toutes de dispositifs selon l'invention. La figure 1 est une vue en perspective d'un dispositif selon l'invention dans un premier mode de mise en oeuvre de l'invention. On distingue les deux convecteurs 4 et 5, le dioptre 7 proche de la zone d'entrée de la lumière 2, et le second dioptre 9 proche de la zone de sortie de la lumière 3. La figure 2 est une vue en perspective du dispositif illustré à la figure 1, qui est coupé en deux longitudinalement par un plan vertical. The present invention relates to a light concentrator. Light concentrators may be projectors, or optical guide feeders. Before, light sources were cumbersome, whether they were light bulbs or luminescent tubes, but today we have light-emitting diodes that can in many cases be summed up to a very small area emitting light. Those skilled in the art of designing a light concentrator have not changed their way of seeing, and generally use a parabolic convector or the like, often supplemented by a lens. The principle adopted here is fundamentally different, and consists in creating a virtual image from the light source, disposing on both sides of this source two mirrors AC and BD forming a convector 4, the mirrors being contiguous upstream. at the periphery of the light source 20 and forming between them an open angle downstream. It can be a series of flat mirrors or a conical mirror. The virtual image generated is a series of juxtaposed light sources 20, which depends on the geometry of the convector: that generated by a set of two plane mirrors forms a cylinder portion, while that generated by a set of four flat mirrors or by a conical mirror forms a ball that may be spherical or irregular. This virtual image can be seen by the output of the device, either directly or by successive reflections on the convector. In order to obtain a weak solid angle beam without greatly increasing its emitting surface element, the proposed solution consists in providing the device with a convergent diopter 7 at the outlet of convector 4, and a second convector 9 downstream of said diopter The device 1 according to the invention comprises, from upstream to downstream, an input zone of the light 2 and an exit zone of the light 3 connected by two convectors 4 and 5 arranged in series, respectively called upstream convector 4. and downstream convector 5, each of these convectors having a trapezoidal longitudinal section, the entrance area of the light being the small base 6 of the upstream trapezium and the exit area of the light being large base 8 of the trapezium downstream characterized in that a converging diopter 7 is located between the two upstream and downstream convectors 4. According to other features of the invention: said convergent diopter 7 is constituted by the upstream end con vexe a light guide 10 made of transparent material, the sides of which deviate from upstream to downstream; said convergent diopter 7 deflects the light rays coming directly or by reflection (s) from said input zone 2 of the light so that they form in the downstream convector a beam whose axis is substantially parallel to the axis longitudinal device 1 - the device 1 comprises a light source 20 and the upstream surface of said convergent diopter 7 is substantially tangent to said light source 50; the device is provided with a second convergent diopter 9 at the outlet of the downstream convector 5; one of the two foci of said second convergent diopter 9 is situated substantially at the intersection of the sides of the trapezium constituting the section of said downstream convector-said second convergent diopter 9 deflects the light rays so that they converge at a point P such that the beams of the beam furthest from its axis are parallel to the axis of the device 1 at their exit from said convergent diopter 9; at least a part of the mirrors constituting the upstream convector 4 is made of metal; the device 1 is associated in series with another device lb according to the invention; the device 1 comprises a prism 30 connecting two successive portions 10a and 10b of a light guide 10, and this prism 30 is separated from said upstream parts 10a and downstream 10b by two volumes 301 and 302 of a refractive index material substantially less than that of the light guide 10 and that of said prism 30. The invention will be better understood, and other objects, advantages and characteristics thereof will become more clearly apparent on reading the description which follows, which is illustrated in Figures 1 to 7 which all show devices according to the invention. Figure 1 is a perspective view of a device according to the invention in a first embodiment of the invention. There are two convectors 4 and 5, the diopter 7 close to the light entry zone 2, and the second diopter 9 near the light exit zone 3. FIG. 2 is a perspective view of the device illustrated in Figure 1, which is cut in two longitudinally by a vertical plane.

Il permet de voir plus clairement le volume de matière transparente qui est un guide de lumière 10 dont les parois s'écartent d'amont en aval. Les deux dioptres 7 et 9 sont les surfaces convexes terminant ce guide de lumière en amont et en aval. La figure 3 est une section longitudinale du dispositif illustré aux figures 1 et 2. La figure 4 une vue en perspective d'un dispositif selon l'invention dans un second mode de mise en oeuvre de l'invention. Les deux convecteurs coniques amont 4 et aval 5 sont vides, et séparés par une lentille sphérique 7. It allows to see more clearly the volume of transparent material which is a light guide 10 whose walls deviate from upstream to downstream. The two diopters 7 and 9 are the convex surfaces ending this light guide upstream and downstream. Figure 3 is a longitudinal section of the device shown in Figures 1 and 2. Figure 4 is a perspective view of a device according to the invention in a second embodiment of the invention. The two conical convectors upstream 4 and downstream 5 are empty, and separated by a spherical lens 7.

La figure 5 une vue en perspective de deux ensembles identiques 1000a et 1000n comprenant chacun quatre dispositifs selon l'invention chacun, assemblés en parallèle, ces dispositifs servant à alimenter en lumière formes de pupilles différentes : rectangulaires pour 1000a et 1000b, carrées pour 1000c et 1000d et circulaires pour 1000e et 1000f. FIG. 5 is a perspective view of two identical sets 1000a and 1000n each comprising four devices according to the invention each, assembled in parallel, these devices serving to supply light with different pupil shapes: rectangular for 1000a and 1000b, square for 1000c and 1000d and circular for 1000e and 1000f.

Ces formes de pupilles génèrent des fonctionnements optiques différents, et l'élongation dans un plan de la pupille a généralement pour effet d'augmenter l'angle solide du faisceau émis dans ce plan, ce qui correspond à certains projets d'éclairage. La figure 7 une vue en perspective d'un dispositif selon l'invention dans un autre mode de mise en oeuvre de l'invention, le dioptre convergent 7 étant ici une lentille cylindrique. Par ailleurs, ce dispositif comprend un prisme 30 reliant deux convecteurs successifs. Le convecteur amont 4 est vide, tandis que le convecteur aval 5 est réalisé par deux volumes de matière transparente 10a et 10b. Ce prisme 30 est séparé des parties amont et aval du dispositif par deux volumes 301 et 302 d'un matériau d'indice de réfraction sensiblement inférieur à celui du volume compris par la tranche un guide de lumière 100 qui peut par exemple être un dispositif de rétro-éclairage dépoli pour un écran LCD. La figure 6 est une vue en perspective de six ensembles 1000a à 1000f de dispositifs selon l'invention dans des modes de mise en oeuvre de l'invention similaires à celui illustré à la figure 1, mais avec des dans le convecteur considéré et à celui dudit prisme 30. Dans le cas présent, ce matériau est de l'air. La figure 3 permet de comprendre le fonctionnement la présente invention. Le premier convecteur 4 dit amont est composé de deux miroirs AC et BD 5 formant un trapèze isocèle ABDC. Le point O est l'intersection des deux droites supportant les segments AC et BD. La source lumineuse plane 20, qui va de A à B est donc réfléchie par ces miroirs pour former deux images virtuelles AA' et BB'. Il n'y a que deux images virtuelles parce que les images virtuelles de AB obtenues par 10 réflexions multiples ne sont pas visibles depuis CD. Avec un angle plus petit entre les miroirs AC et BD, on obtiendrait évidemment plus d'images virtuelles de la source AB. La caractéristique de ces images virtuelles est que leurs extrémités latérales sont situées sur un cercle de centre O. 15 Le faisceau lumineux émis par la source lumineuse a un angle solide qui est ici de 1800. Il est représenté en A' par l'angle a. Le faisceau lumineux traversant le dioptre convergent 7 (qui va de C à D), qui est convexe vu de O, parvient en C sous la forme d'un faisceau délimité d'une part par le rayon provenant de A' et d'autre part par le 20 rayon Ci tangent à la surface convexe du dioptre 7. La courbure du dioptre convergent 7 est telle que ce faisceau ressort de C sous forme d'un faisceau d'axe parallèle à l'axe du dispositif. L'homme de l'art sait calculer cette courbure très facilement. Ce faisceau a un élément d'angle solide b, représenté en tenant compte de l'indice de 25 réfraction du matériau formant l'élément transparent CDEF, qui est ici de 1,5. Ensuite, ce faisceau d'angle b est réfléchi par un second convecteur 5 dit aval, qui est composé de deux miroirs CE et DF formant un trapèze isocèle CDFE. Le point Q est l'intersection des deux droites supportant 30 les segments CE et DF. La source lumineuse plane formée par le dioptre convergent 7 (qui va de C à D) est réfléchie par mes miroirs du convecteur aval 5 pour former des images virtuelles CM et DN. La caractéristique de ces images virtuelles est que leurs extrémités sont situées sur un cercle de centre Q. 35 Le point M est l'extrémité visible depuis le point E, en tenant compte de l'angle solide b de 50° du faisceau à la sortie du dioptre 7. Le faisceau virtuel d'origine M a donc une incidence maximale de b/2 par rapport à la normale au cercle MCDN, c'est-à-dire cet angle par rapport au rayon QM. Le faisceau lumineux traversant le dioptre convergent 7, qui est concave 40 vu de Q, parvient en E sous la forme d'un faisceau d'angle solide c correspondant à l'angle MEM', M' étant le symétrique de M par rapport à la droite passant par QC et E. Cet angle est ici d'environ 20°. La courbure du dioptre convergent EF est telle que ce faisceau ressort de C sous forme d'un faisceau d'axe parallèle à l'axe du dispositif. Ce 45 faisceau a un élément d'angle solide d de l'ordre de 43°, en tenant compte de l'indice de réfraction du matériau formant l'élément transparent CDEF. On a ainsi transformé un faisceau d'angle solide de 180° en un faisceau d'angle solide d'environ 43°, avec un dispositif de petite taille très 50 simple et peu couteux à fabriquer. Cet angle est adapté à la réalisation d'un projecteur peu directionnel, mais on peut, en jouant sur les dimensions des convecteurs et les caractéristiques des deux dioptres, obtenir un angle solide du faisceau de sortie qui est beaucoup plus petit. 55 Avantageusement, un ou plusieurs des trapèzes ACBD et CEFD sont isocèles. These pupil shapes generate different optical operations, and the elongation in a plane of the pupil generally has the effect of increasing the solid angle of the beam emitted in this plane, which corresponds to certain lighting projects. Figure 7 a perspective view of a device according to the invention in another embodiment of the invention, the convergent diopter 7 being here a cylindrical lens. Furthermore, this device comprises a prism 30 connecting two successive convectors. The upstream convector 4 is empty, while the downstream convector 5 is made by two volumes of transparent material 10a and 10b. This prism 30 is separated from the upstream and downstream parts of the device by two volumes 301 and 302 of a material of refractive index substantially less than that of the volume comprised by the wafer a light guide 100 which can for example be a device of Frosted backlight for an LCD screen. FIG. 6 is a perspective view of six sets 1000a to 1000f of devices according to the invention in embodiments of the invention similar to that illustrated in FIG. 1, but with in the convector under consideration and that in FIG. said prism 30. In this case, this material is air. Figure 3 provides an understanding of the operation of the present invention. The first convector 4 said upstream is composed of two mirrors AC and BD 5 forming an isocele trapezium ABDC. The point O is the intersection of the two straight lines supporting segments AC and BD. The plane light source 20, which goes from A to B is thus reflected by these mirrors to form two virtual images AA 'and BB'. There are only two virtual images because the virtual images of AB obtained by 10 multiple reflections are not visible from CD. With a smaller angle between the AC and BD mirrors, we would obviously get more virtual images of the AB source. The characteristic of these virtual images is that their lateral ends are located on a circle of center O. The light beam emitted by the light source has a solid angle which is here 1800. It is represented in A 'by the angle a . The light beam crossing the convergent diopter 7 (which goes from C to D), which is convex as seen from O, arrives at C in the form of a beam delimited on the one hand by the ray coming from A 'and on the other hand The curvature of the converging diopter 7 is such that the beam emerges from C in the form of a beam with an axis parallel to the axis of the device. The person skilled in the art knows how to calculate this curvature very easily. This beam has a solid corner element b, shown taking into account the refractive index of the material forming the transparent element CDEF, which is here 1.5. Then, this angle beam b is reflected by a second convector 5 said downstream, which is composed of two mirrors CE and DF forming an isocele trapezoid CDFE. The point Q is the intersection of the two straight lines supporting the CE and DF segments. The plane light source formed by the convergent diopter 7 (which goes from C to D) is reflected by my mirrors of the downstream convector 5 to form virtual images CM and DN. The characteristic of these virtual images is that their ends are located on a circle of center Q. The point M is the end visible from the point E, taking into account the solid angle b of 50 ° of the beam at the exit The virtual beam of origin M thus has a maximum incidence of b / 2 with respect to the normal to the circle MCDN, that is to say this angle with respect to the radius QM. The light beam passing through the convergent diopter 7, which is concave 40 seen from Q, arrives at E in the form of a solid angle beam c corresponding to the angle MEM ', M' being the symmetrical of M with respect to the line passing through QC and E. This angle is here about 20 °. The curvature of the converging diopter EF is such that this beam emerges from C in the form of a beam with an axis parallel to the axis of the device. This beam has a solid angle element d of the order of 43 °, taking into account the refractive index of the material forming the transparent element CDEF. Thus, a solid angle beam of 180 ° has been made into a solid angle beam of about 43 °, with a small device very simple and inexpensive to manufacture. This angle is adapted to the realization of a directional projector, but it is possible, by adjusting the dimensions of the convectors and the characteristics of the two diopters, to obtain a solid angle of the output beam which is much smaller. Advantageously, one or more ACBD and CEFD trapezes are isosceles.

Dans l'exemple des figures 1 et 2, ledit dioptre convergent 7 est constitué par l'extrémité amont convexe d'une pyramide 10 réalisée en matière transparente, dont le convecteur aval 5 est l'enveloppe. C'est une solution préférée. In the example of Figures 1 and 2, said convergent diopter 7 is constituted by the convex upstream end of a pyramid 10 made of transparent material, the downstream convector 5 is the envelope. This is a preferred solution.

On peut cependant simplifier le dispositif en plaçant une lentille convergente 7 entre deux convecteurs amont 4 et aval 5 vides comme représenté à la figure 4. Lorsque l'objectif est d'introduire de la lumière dans un guide de lumière 100, ledit guide de lumière 10 est avantageusement l'extrémité amont du guide de lumière 100 considéré. Le dioptre aval n'est en effet pas nécessaire, surtout lorsque l'on veut faire entrer le faisceau dans un matériau dont l'indice de réfraction est proche de celui dudit guide de lumière 10. Le présent dispositif est particulièremet adapté à l'introduction de lumière dans les dispositifs munis d'une pluralité de dispositifs connus de déviation de la lumière dits déviateurs, ces déviateurs décomposant le faisceau reçu en faisceaux lumineux élémentaires ayant le même élément d'angle solide mais un plus faible élément de surface émetteur que le faisceau entré dans le conduit de lumière. Certains de ces dispositifs sont décrits dans les demandes FR/09-04902 et FR/09-04437. On a décrit plus haut une caractéristique particulièrement avantageuse du dioptre convergent 7 qui est de redresser le faisceau lumineux émis par le convecteur amont 4, afin de rendre son axe parallèle à l'axe longitudinal du dispositif selon l'invention. L'angle solide du faisceau se déplaçant par réflexion multiples dans un guide de lumière vide ou plein est en effet l'angle entre l'axe longitudinal dudit guide et le rayon s'en éloignant le plus rapidement. En rendant l'axe du faisceau parallèle à l'axe longitudinal du dispositif, on minore ainsi l'angle solide du faisceau émis par ledit guide. However, the device can be simplified by placing a convergent lens 7 between two upstream 4 and downstream 5 empty convectors as shown in FIG. 4. When the objective is to introduce light into a light guide 100, said light guide 10 is advantageously the upstream end of the light guide 100 considered. The downstream diopter is indeed not necessary, especially when it is desired to bring the beam into a material whose refractive index is close to that of said light guide 10. The present device is particularly suitable for introduction of light in the devices provided with a plurality of known deviating light deflection devices, these deviators decomposing the received beam into elementary light beams having the same solid angle element but a smaller emitting surface element than the beam entered the light pipe. Some of these devices are described in the applications FR / 09-04902 and FR / 09-04437. A particularly advantageous characteristic of the convergent diopter 7 has been described above which is to straighten the light beam emitted by the upstream convector 4 in order to make its axis parallel to the longitudinal axis of the device according to the invention. The solid angle of the beam moving by multiple reflection in an empty or solid light guide is indeed the angle between the longitudinal axis of said guide and the ray departing the fastest. By making the axis of the beam parallel to the longitudinal axis of the device, the solid angle of the beam emitted by said guide is thus minored.

On peut faire la même chose en sortie du convecteur aval 5, pour que le dioptre convergent 9 dévie les rayons lumineux provenant du dioptre convergent 7 afin de former en sortie un faisceau dont l'axe est sensiblement parallèle à celui du dispositif. Ceci est obtenu lorsque l'un des deux foyers dudit second dioptre est 35 situé sensiblement à l'intersection des côtés du trapèze constituant la section dudit convecteur aval. Une autre solution particulièrement avantageuse qui peut être mise en oeuvre par l'homme de l'art dans le cadre de l'invention, consiste à ce que ledit second dioptre convergent 9 dévie les rayons lumineux pour 40 qu'ils convergent en un point P tel que les rayons du faisceau les plus éloignés de son axe soient parallèles à l'axe du dispositif 1 lors de leur sortie dudit dioptre convergent 9. Cela permet de générer un faisceau dont l'enveloppe est droite jusqu'au point P. Les dioptres 7 et 9 peuvent évidemment être tous types de systèmes 45 optiques convergents, comme des dioptres sphériques ou asphériques complexes, des dioptres cylindriques comme représenté à la figure 7, ou même des lentilles de Fresnel (version non représentée). Il est particulièrement avantageux, pour obtenir la plus grande diminution d'angle solide du faisceau lors de son passage dans le 50 convecteur amont 4, que la surface amont dudit dioptre convergent 7 soit la plus proche possible de la zone 2 d'entrée de la lumière. Dans le cas où le dispositif 1 comprend une source lumineuse 20, la surface amont dudit dioptre convergent 7 est avantageusement sensiblement tangente à ladite source lumineuse 20. La seule distance à conserver est le cas 55 échéant celle qui peut être nécessaire à un bon refroidissement de la source lumineuse 20, ou pour que le dioptre convergent 7 ne soit pas détérioré par la chaleur de la source lumineuse 20. Lorsque l'un et/ou l'autre des convecteurs amont 4 et aval 5 sont constitués d'un volume 10 de matériau transparent, il n'est pas nécessaire de recouvrir la totalité de leur surface externe de miroirs, puisqu'à partir d'une certaine distance de la source lumineuse, l'angle solide du faisceau est dans certains cas suffisamment faible pour que les rayons se réfléchissent totalement sur les parois dudit guide de lumière. The same can be done at the outlet of the downstream convector 5 so that the converging diopter 9 deflects the light rays coming from the convergent diopter 7 in order to form at the output a beam whose axis is substantially parallel to that of the device. This is achieved when one of the two foci of said second diopter is located substantially at the intersection of the sides of the trapezium constituting the section of said downstream convector. Another particularly advantageous solution that can be implemented by those skilled in the art in the context of the invention consists in that said second convergent diopter 9 deflects the light rays so that they converge at a point P such that the beams of the beam furthest from its axis are parallel to the axis of the device 1 at their exit from said convergent diopter 9. This makes it possible to generate a beam whose envelope is straight up to point P. The diopters 7 and 9 can obviously be any type of convergent optical systems 45, such as spherical or aspherical complex dioptres, cylindrical diopters as shown in Figure 7, or even Fresnel lenses (not shown). It is particularly advantageous, in order to obtain the greatest decrease in solid angle of the beam as it passes through the upstream convector 4, that the upstream surface of said convergent diopter 7 is as close as possible to the input zone 2 of the light. In the case where the device 1 comprises a light source 20, the upstream surface of said convergent diopter 7 is advantageously substantially tangent to said light source 20. The only distance to be preserved is the case 55 which may be necessary for a good cooling of the light source 20, or so that the convergent diopter 7 is not damaged by the heat of the light source 20. When one and / or the other of the upstream 4 and downstream 5 convectors consist of a volume 10 of transparent material, it is not necessary to cover all of their outer surface of mirrors, since from a certain distance from the light source, the solid angle of the beam is in some cases small enough that the rays are totally reflected on the walls of said light guide.

Lorsqu'on utilise des miroirs, il est avantageux qu'une partie au moins des miroirs constituant le convecteur amont 4 soit en métal pour participer à la dispersion de la chaleur émise par la source lumineuse 20. Les figures 5 et 6 montrent tout l'intérêt qu'il y a à disposer plusieurs dispositifs en parallèle, par exemple pour créer des luminaires fonctionnant avec des rubans de diodes électroluminescentes, ou pour nourrir en lumière des panneaux transparents par leur tranche. Il est également avantageux d'associer des dispositifs selon l'invention en série, par exemple pour réduire l'angle solide du faisceau émis par 15 l'ensemble. Dans de nombreux cas, par exemple pour limiter l'encombrement d'un dispositif dans lequel le calcul commanderait à l'homme de l'art d'utiliser un convecteur amont ou aval très long, il est possible de réaliser des convecteurs coudés. La figure 7 montre comment procéder avec 20 des convecteurs réalisés en matériau transparent : le dispositif 1 comprend un prisme 30 reliant deux portions 10a et 10b successives du guide de lumière 10, et ce prisme 30 est séparé desdites parties amont 10a et aval 10b par deux volumes 301 et 302 d'un matériau d'indice de réfraction sensiblement inférieur à celui du guide de lumière 10 et à 25 celui dudit prisme 30. Cette séparation a pour avantage de poursuivre la réflexion totale des rayons transportés par les parois du guide de lumière 10 pratiquement jusqu'à la surface du prisme réfléchissant les rayons vers la portion 10b du guide de lumière. Cette surface peut être rendue réfléchissante si l'indice de réfraction du matériau n'est pas 30 suffisant pour obtenir une réflexion totale. L'homme de l'art peut aussi disposer des miroirs sur certaines faces de certains éléments du dispositifs pour canaliser la lumière dans une direction déterminée, par exemple sur les faces latérales du dispositif représenté à la figure 7 dont le convecteur amont 4 et la lentille 35 convergente 7 ne condensent les rayons que verticalement. Les dispositifs selon l'invention peuvent aussi être utilisés dans l'autre sens, la lumière pénétrant dans le dispositif par la zone 3 dite de sortie de la lumière et ressortant par l'extrémité opposée 2. Le dispositif fonctionne alors comme un transmetteur d'une partie de la 40 lumière ambiante vers une sortie de plus petite taille que la surface d'entrée de la lumière. Ce peut être utile pour réaliser des capteurs de lumière ambiante. Les dispositifs selon l'invention sont alors avantageusement assemblés en parallèle, leurs petites extrémités 2 se terminant par un déviateur inséré dans un guide de lumière rassemblant la 45 totalité de la lumière reçue des dispositifs pour la transporter plus loin. Les principales applications de la présente invention sont : - les projecteurs de tous types (dont les phares des automobiles, des bateaux et des aéronefs, 50 - l'alimentation des dispositifs de rétro-éclairage pour écrans électroniques (téléviseurs, ordinateurs, appareils photo, consoles de jeux, téléphones, tableaux de bord, etc.) ou pour images imprimées (cadres photo, panneaux publicitaires, enseignes, etc.), - les luminaires pour la maison et les lieux publics, l'éclairage 55 urbain, la signalisation urbaine et routière, - les dispositifs de chauffage par rayonnement, - les transmetteurs optiques, 6 - les capteurs de lumière ambiante, - les armes, - les jouets et les gadgets. When using mirrors, it is advantageous for at least part of the mirrors constituting the upstream convector 4 to be made of metal in order to participate in the dispersion of the heat emitted by the light source 20. FIGS. 5 and 6 show the whole of the There is interest in having several devices in parallel, for example to create luminaires operating with ribbons of light-emitting diodes, or to feed light transparent panels by their edge. It is also advantageous to combine devices according to the invention in series, for example to reduce the solid angle of the beam emitted by the assembly. In many cases, for example to limit the size of a device in which the calculation would command a person skilled in the art to use a convector upstream or downstream very long, it is possible to make convectors bent. FIG. 7 shows how to proceed with convectors made of transparent material: the device 1 comprises a prism 30 connecting two successive portions 10a and 10b of the light guide 10, and this prism 30 is separated from said upstream parts 10a and downstream 10b by two 301 and 302 volumes of a material of refractive index substantially less than that of the light guide 10 and that of said prism 30. This separation has the advantage of continuing the total reflection of the rays transported by the walls of the light guide 10 substantially to the surface of the prism reflecting the rays towards the portion 10b of the light guide. This surface can be made reflective if the refractive index of the material is not sufficient to achieve total reflection. Those skilled in the art may also have mirrors on certain faces of certain elements of the devices for channeling the light in a given direction, for example on the lateral faces of the device shown in FIG. 7, including the upstream convector 4 and the lens Convergent 7 condenses the rays only vertically. The devices according to the invention can also be used in the other direction, the light entering the device through the so-called light output zone 3 and emerging through the opposite end 2. The device then operates as a transmitter of a portion of the ambient light to an output of smaller size than the input surface of the light. This can be useful for making ambient light sensors. The devices according to the invention are then advantageously assembled in parallel, their small ends 2 ending in a deflector inserted in a light guide gathering all the light received from the devices to carry it further. The main applications of the present invention are: - headlamps of all types (including headlights for automobiles, boats and aircraft, 50 - power supply for backlight devices for electronic screens (televisions, computers, cameras, game consoles, telephones, dashboards, etc.) or for printed images (photo frames, billboards, signs, etc.), - lighting for the home and public places, urban lighting, urban signage and roadside, - radiant heaters, - optical transmitters, 6 - ambient light sensors, - weapons, - toys and gadgets.

Claims

Revendications1. A light concentrator comprising, from upstream to downstream, an input zone of the light 2 and an exit zone of the light 3 connected by two convectors 4 and 5 arranged in series, respectively called upstream convector 4 and downstream convector 5, each of these convectors having a trapezoidal longitudinal section, the light entry zone being the small hase 6 of the upstream t apeze and the zen` d output of the roizoere being large nase 8 of the downstream trapezium, characterized by the fact that a convergent diopter 7 is located between the two upstream 4 and downstream 5 convectors.

2. Device according to claim 1, characterized in that said convergent diopter 7 is constituted by the convex upstream end of a light guide 10 made of transparent material, the sides of which deviate from upstream to downstream.

3. Device according to claim 1, characterized in that said convergent diopter 7 deviates the light rays coming directly or by reflection (s) of said input zone 2 of the light so that they form in the downstream convector a beam whose axis is substantially parallel to the longitudinal axis of the device 1.

4. Device according to claim 1, characterized in that it comprises a light source 20 and that the upstream surface of said convergent diopter 7 is substantially tangent to said light source 20. ris - itif according to. claim 1, characterized in that it is provided with a second convergent diopter 9 at the outlet of the downstream convector5. 6. Device according to claim 5, characterized in that one of the two foci of said second converging diopter 9 is located substantially at the intersection of the sides of the trapezoid constituting the section of said downstream convector. 7. Device according to claim 5, characterized in that said second convergent diopter 9 deflects the light rays so that they converge at a point P such that the beams of the beam furthest from its axis are parallel to the axis of the beam. device 1 at their output from said convergent diopter 9. 8. Device according to claim 1, characterized in that at least a portion of the mirrors constituting the upstream convector 4 is metal. 9. Device according to claim 1, characterized in that the device 1 is associated in series with another device lb according to the invention. 10 Apparatus according to claim 2, characterized in that it comprises a prism 30 connecting two successive portions 10a and 10b of said light guide 10, and this prism 30 is separated from said upstream parts 10a and downstream 10b by two volumes 301 and 302 a material of refractive index substantially inferior to that of the light guide ru and that of said. prism ut.