BE380011A - - Google Patents

Description

   <Desc/Clms Page number 1> 
 



  " Récupération dioptrique de la lumière ". 



   La présente invention concerne un réoupérateur dioptrique de lumière exploitant le principe bien connu des prismes à ré- flexion totale, laquelle peut être simple ou multiple suivant le mode d'application. 



   En effet, il est connu que lorsqu'un rayon de lumière ren- oontre la face de sortie d'un prisme de verre, quartz ou autre matière analogue sous un angle déterminé,   variable   suivant la matière composant le prisme et connu sous la désignation de "Angle limite" (environ 41  pour le verre) le rayon ne sort plus de prisme mais est réfléchi le long de la face de sortie. 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 



   D'autre part si l'angle d'incidence diminue encore   jusqu'à   une certaine quantité déterminée, le rayon est   réfléchi   suivant un angle égal à l'angle   d'incidence.   



   Dans la présente invention ce principe est utilisé notam- ment dans les deux applications fondamentales suivantes données à titre d'exemple. 



   Armature de lampe récupératrice.- 
Ainsi donc, dans la figure 1 est considéré un prisme tri- angulaire partiellement curviligne dont une face convexe est di- rigée vers les rayons incidents, qui, dans l'application consi- dérée, forment un faisceau divergent; une seconde face plane et faisant un angle de 50  ou plus avec la corde de l'arc formant le premier côté et, enfin une troisième face convexe dont la courbure est établie de telle sorte que la moyenne des points de croisement des rayons réfractés correspond à un point donné de l'espace ainsi qu'il sera décrit ultérieurement. Seules les cordes sont illustrées. 



   Dès lors, si l'on dispose autour d'un point lumineux une série de ces prismes suivant une courbe donnée, on obtiendra un dispositif qui arrêtera les rayons divergents vers le haut et les réfractera vers le bas dans des directions faisant des angles de plus en plus grands avec l'horizontale; ces angles atteignent   @   90  ou plus pour les rayons réfractés par les prismes situés le plus près de l'horizontale passant par le centre lumineux. Il en résulte que la quantité de lumière disponible en dessous de la source lumineuse est notablement accrue aux points situés dans le plan de la série des prismes (voir   fig.1).   



   En faisant évoluer cette série de prismes autour d'un axe substantiellement vertical passant par la source lumineuse, on réalise un solide de révolution qui aura en chaque point d'un même cercle décrit, les mêmes prépriétés qu'avait le point cor- respondant de la série sus-considérée. De même on pourrait faire décrire à la série de prismes un mouvement quelconque dans l'es- 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 pace; notamment prendre comme directrice le périmètre d'un poly- gone quelconque circonscrit à un cercle ayant la source   lumineu-   se comme centre. 



   Il est à remarquer cependant que les rayons étant reflétés sous des angles plus grands par rapport à l'horizontale à mesure que les prismes considérés sont situés plus bas, il est néces- saire de disposer la série de prismes suivant une courbe telle que les rayons réfractés par un prisme quelconque ne soient pas interoeptés par les prismes inférieurs. 



   L'inventeur a étudié, à cet effet, toutes les courbes usuel- les dont la sphère excentrique par rapport   à   la source lumineuse   (fig.l)   les spirales, la parabole dont la directrice fait avec l'horizontale un angle de 60  et dont le foyer est situé au cen- tre de la source lumineuse (fig.2) et enfin la développante de cercle ont été retenues comme remplissant les conditions voulues. 



  Toutefois c'est cette dernière courbe qui semble répondre le plus spécialement au but et il est donné aux figures 2, 3 et la construction graphique du dispositif récupérateur et une coupe par un appareil basé sur ce principe. 



     Ci-après   est donnée la construction graphique ayant amené l'établissement de l'appareil récupérateur suivant les figures 2 et 3. 



   Comme source de lumière il a été choisi une lampe électrique à filament spirale. Pour obtenir le tracé voulu, le cercle re- présentant le globe de la lampe est figuré (le filament consti- tuant un cercle horizontal concentrique avec le globe). Du point B. situé à une distance égale à la moitié du rayon du cercle tra- cé, on décrit une circonférence de rayon R; à partir du point d'intersection du diamètre horizontal avec la circonférence B, on trace la développante. Du centre A on établit des divisions angulaires passant par des points équidistants situés sur la cir- conférence génératrice de la développante.

   Ou si on considère 

 <Desc/Clms Page number 4> 

 que le centre de la source lumineuse n'est pas, en réalité, le centre de figure de la lampe mais est constitué, pour une lampe à filament spirale, par le centre du filament considéré en coupe, les lignes de divisions angulaires devraient partir pour une cou- pe par un plan vertical donné de deux points homologues situés de part et d'autre de l'axe vertical et dont la position est dé- terminée par le centre respectif des deux sections circulaires du filament (voir fig.6). La construction générale reste la même, 
Au point de contact de ces lignes avec la développante, on élève des verticales DI sur ces lignes de division.

   On trace en- suite les bissectrices AY des angles formés par les lignes de division et au point d'intersection des bissectrices avec la ver- ticale élevée sur les lignes de division et passant par l'inter- section de cette dernière avec les développantes on trace une parallèle à la ligne de division considérée (cette   parallle   est donc une verticale sur la ligne DI). Ensuite d'un point C situé sur la circonférence A, à une distance déterminée, on décrit un arc de circonférence de rayon R1 Cette circonférence formera la courbe enveloppe du récupérateur et sera le lieu des sommets des prismes. Le troisième côté des prismes sera obtenu en rappor- tant un angle de 40  ou moins au point d'intersection de la.cour- be enveloppe et de la parallèle élevée au point I.

   Cette opéra- tion est répétée pour chaque ligne de division, puis du point K, intersection de la ligne de division et de la face supérieure du prisme ou du point E sommet du prisme, comme centre on décrit un arc de cercle à partir du point F où la verticale EIF coupe la développante; les divers arcs de cercle ainsi obtenus et rac- cordés forment l'intérieur du récupérateur constituant ainsi les faces convexes des primes dirigées vers la source lumineuse. 



   Enfin les convexités voulues sont tracées sur les faces de sortie des prismes et les raccordements nécessaires faits entre les faces adjacentes FE et FG des prismes consécutifs. 

 <Desc/Clms Page number 5> 

 



   Grâce au système spécial dé prisme employé, les rayons ré- fractés se croisent par groupes en des points de l'espace dont les distances sont fonction de la courbure de la face de sortie du prisme. Il est donc possible de choisir cette courbure telle que la moyenne des points de croisement soit située dans l'es- pace juste au-dessus de la pointe du prisme immédiatement infé- rieur évitant, par cet artifice, que les rayons réfractés par un prisme donné du système ne rencontrent le sommet extérieur du prisme situé en dessous. 



   Ce système de réfracteur, en outre de son action récupéra- trice, constitue également un ornement de la lampe car, par sui- te des dimensions des prismes, un effet rutilant mais non éblouis- sant est obtenu et la lumière parait plus limpide. 



   Enfin dans le cas où l'aspect esthétique est relégué au se- cond plan, un système de réfracteur peut être utilisé qui sera disposé à l'intérieur même de l'ampoule électrique et dont les dimensions et le coût de fabrication seront notablement plus ré- duits (voit fig.5). 



   On pourrait éventuellement en application de cette idée, utiliser le système de prismes annulaires décrit ci-dessus et exécuté, à cette fin, à échelle très réduite. De même, on   pourk   rait tracer une surface génératrice de ce réfracteur spécial qui serait constituée par un prisme polygonal dont la face réfrac- tante serait composée de facettes disposées de telle façon qu' elles seraient rencontrées sous un angle de 40  par la moyenne des rayons considérés.

   Par extension de cette construction on pourrait également réaliser un réfracteur dont la face réfrac- tante serait une courbe engendrée de la manière suivante : Sur un vecteur vertical on trace une seconde droite inclinée de 40  sur le dit vecteur, on fait tourner le vecteur d'un angle droit pen- dant que la sécante se meut d'un mouvement de translation le long du dit vecteur en allant de bas en haut, on obtiendre de 

 <Desc/Clms Page number 6> 

 ce fait   tine   courbe qui, pour une source lumineuse placée au point de rotation du vecteur, présentera en chaque point de la courbe une inclinaison telle que chaque rayon émanant de la source ren- contrera la face courbe sous un angle de 40  et subira par con- séquent, la réflexion totale. 



   Toutefois il y a lieu de tenir compte de l'espace restreint ' disponible et c'est dans ce but qu'un système spécial utilisant la réflexion totale multiple et la réfraction combinées a été construit. 



   La figure 4 donne une coupe très agrandie du réfracteur ain- si que quelques lignes de construction qui en ont amené le tracé. 



   Le système se compose essentiellement d'un prisme à double réfraction dont la face GE opposée au filament est convexe (le foyer de la lentille ainsi formée   coïncidant   avec le centre du filament F). de sorte que les rayons viennent tomber sur la face AB dans des directions sensiblement parallèles. Ces rayons ré- fractés par AB subissent une seconde réfraction (réflexion tota- le dans les deux cas) sur la face BC et sortent par la face in- férieure conoave du prisme, cette concavité ayant pour but de disperser les rayons dans une direction plus oblique par rapport à la surface immédiatement en dessous de la lampe. L'adjonction du prisme AHG permet une récupération encore plus   grande ,de   la lumière, car il capte une très grande partie des rayons qui,sans lui, iraient s'amortir dans le culot même de la lampe.

   Ici on a de nouveau une face d'entrée convexe   destinée à   amener le plus de rayons possibles et dans la bonne direction sur la face AH. les rayons venant tomber sur cette face sous un angle inférieur à l'angle limite, subissent la réflexion totale, vont rencontrer la face AB et, après une deuxième réflexion totale, sortent par la face BC où ils subissent une réfraction simple qui les abais- se encore au-dessous de l'horizontale. 



   La figure 5 représente une coupe radiale par une lampe munie de réfracteur tel qu'illustré à une échelle plus grande à la fig. 



  4.

Claims (1)

1. REVENDICATIONS.

   1./ Récupérateur dioptrique de lumière, caractérisé par le fait qu'il comporte des prismes à réflexions totales, simples ou multiples, dans le but de diriger le faisceau lumineux dans une direction prédéterminée.

   2./ Récupérateur dioptrique de lumière suivant la revendica- tion 1, caractérisé par le fait que les prismes à réflexion sont mixtes comportant préférablement une face convexe dirigée vers les rayons incidents, une seconde face plane faisant avec la cor- de de la première face un angle de 50 ou plus et enfin troisiè- me face convexe dont la corde fait un angle 90 avec la corde de l'arc constituant la première face et de courbure telle que la moyenne des points de croisement des rayons réfractés correspon- de à un point donné de l'espace.

   3./ Récupérateur dioptrique de lumière, caractérisé par le fait qu'il est obtenu par la révolution, autour d'un axe substan- tiellement vertical, d'une série continue de prismes tel que re- vendiqué en 2.

   4./ Récupérateur dioptrique de lumière, caractérisé par le fait qu'il est obtenu par le déplacement d'une série continue de prismes tel que revendiqué en 2, suivant une directrice quel- conque constituée préférablement par un polygone circonscrit à un cercle ayant comme centre la source lumineuse.

   5/ Récupérateur dioptrique de lumière, caractérisé par le fait que la série de prismes suivant le revendication 3 ou 4 est réalisée par la disposition de prismes à reflexion, suivant une courbe, en principe quelconque, pour autant que les rayons ré- fractés par un prisme quelconque ne soient pas Interceptés par les prismes inférieurs, cette courbe étant préférablement du genre spirale, sphère excentrée par rapport à la source lumineu- se, parabole développante de cercle etc,..

   6./ Récupérateur dioptrique de lumière,caractérisé par le fait qu'il est réalisé par le tracé suivant : <Desc/Clms Page number 8> a) tracer le cercle représentatif du globe de la lampe b) un second cercle de même rayon que le premier mais décalé rare le bas d'une distance égale à la moitié de son rayon. c) la développante de ce second cercle en partant de l'origine du premier quadrant. d) diviser le premier cercle suivant des droites issues du cen- tre de la source lumineuse, contre qui peut être le centre de la lampe ou le centre du fil constituant le filament spi- rale (ce filament étant disposé généralement en un cercle ayant le centre de la lampe comme milieu);

   dans ce dernier cas, pour une section verticale du récupérateur, il y a deux cen- tres homologues F et F'. les droites issues du centre choisi passent par des points équidistants de la circonférence géné- ratrice de la développante. e) du point d'intersection de ces dernières droites avec la dé- veloppante élever des perpendiculaires à ces premières. f) tracer la bissectrice des divisions angulaires du premier cercle. g) du point d'intersection de ces bissectrices avec les perpen- diculaires DI élever des perpendiculaires à ces dernières. h) d'un point 0 situé sur la circonférence représentant la lampe, à une distance déterminée, décrire un arc de cercle de rayon donné, formant ainsi l'enveloppe des sommets des prismes.

   i) de l'intersection de la perpendiculaire DE avec la courbe en- veloppe, mener une droite faisant avec la première un angle d'environ 40 j) du point d'intersection des lignes de division avec la droite DI ou du point E (sommet du prisme) comme centre décrire un arc de circonférence avec un rayon compté de ce centre jusqu' au point d'intersection de la perpendiculaire IE avec la dé- veloppante. k) tracer les courbures voulues sur les faces de sortie des pria- <Desc/Clms Page number 9> mes (faces virigées vers le/ bas) et faire les raccerdements nécessaires entre les faces adjacentes des prismes consécutifs.

   7./ Récupérateur dioptrique de lumière. caracterise par le fait qu'il est constitué par la revolution complète autour d'un point situé dans le plan de révolution d'une strie de prismes suivant revendication 1, mais disposés suivant une droite, ce un système ayant pour but de convertir en/faisceau parallèle les rayons divergents d'une source de lumière dans le cas de phares de signalisation, d'autamoblles par exemple ou autre application analogue , 8./ Récupérateur dioptrique de lumière, caractérisé par le fait qu'il est placé à l'interieur des lampes électriques et af- fecte une forme annulaire ou polygonale dont les facettes refrac- tantes seraient disposées de telle façon qu'elles soient rencon- trées par la moyenne des rayons sous un angle voisin de 40 .

   9./ Récupérateur dioptrique de lumière placé , l'intérieur des lampes d'éclairage, caracterise par le fait qu'il afiecte une courbe obtenue par une droite faisant avec un vecteur initia- lement vertical un angle de 40 , cette droite étant mue sur -Le vecteur d'un mouvement de translation de bas en haut, le vecteur étant lui-même mû d'un mouvement de rotation autour de son ex- trémité inférieure, ce mouvement de rotation étant preferable- ment d'un quadrant.

   10./ Récuperateur dioptrique de lamière, caracterise par le fait qu'il est placé à l'intérieur des lampes d'éclairage et se compose essentiellement d'un prisme à double réfraction muni d'un dispositif destiné à refracter les rayons venant s'amortir généralement dans le culot de la lampe.