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" Lanterne pour éclairage dirigé "
L'invention est relative à une lanterne pour l'éclairage d'une partie déterminée, longue et étroite, de la route.
Une lanterne de cette espèce offre des avantages parti- culiers comme lampe d'auto, ainsi que pour l'éclairage des voies de circulation, de la manière envisagée dans le brevet belge n 345.558.
Cette lanterne peut par exemple être pourvue d'une lampe à incandescence en guise d'élément émetteur de lumière et d'un réflecteur, la lanterne étant établie de telle manière qu'on obtienne un éclairage uniforme d'une partie de la route, égale à la distance entre deux lanternes successives, tandis qu'à peu près aucune lumière ne sort de oette partie à éolai- rer.
Des publications antérieures ont déjà fait connaître l'emploi d'une lanterne qui est pourvue d'un miroir paraboli- que avec une source de lumière au foyer, ainsi que d'un car- reau, placé sur le devant, qui comprend des lamelles réflé- ohissantes parallèles placées horizontalement de façon qu'élise
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laissent passer le faisceau lumineux parallèle formé par le miroir parabolique , mais interoeptent et renvoient vers le bas les rayons aveuglants, dirigés vers le haut, qui proviennent directement de la source de lumière.
La lanterne suivant l'invention se distingue de oelles qui sont décrites et dans la littérature susmentionnée, en ce que les lamelles sont réparties en deux ou plusieurs groupes et cela de telle manière que les lamelles appartenant à un même groupe soient toutes parallèles entre elles ou à foyer commun, mais que les lamelles des différents groupes ne soient pas parallèles en- tre elles ou à foyer commun, et se coupent entre elles sui- vant un angle déterminé.
De plus, une partie du oarreau de devant peut être dé- pourvue de lamelles.
Une deuxième oaraotéristique de la lanterne suivant l'invention se rapporte à un cas spécial, dans le quel le oarreau de devant est divisé en trois secteurs dont les deux du dessus, disposés symétriquement l'un par rapport à l'au- tre, sont chacun formés de lamelles réfléchissantes droites qui font aveo oelle de l'autre secteur un angle d'environ 120 tandis que le troisième secteur)ou secteur inférieur n'est pas lamellé.
Une troisième caractéristique de la lanterne est relati- ve à l'emploi de lamelles qui sont des parties de cylindres circulaires ou de cylindres paraboliques, tel qu'expliqué au moyen d'une couple d'exemples de réalisation.
Une quatrième caractéristique de la lanterne suivant l'in- vention, est relative à la manière dont le filament à inoan- descence de la source de lumière est placé par rapport à ces lamelles, emploi étant fait d'une lampe demi-watt normale à filament à incandescence courbé en forme de cercle, celui-ci étant placé dans la lanterne de telle façon que le corps à
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inoandesoenoe se trouve dans le plan focal du miroir paraboli- que aveo le point central de la spirale à incandescence au foyer, tandis que le plan de symétrie de la spirale à iman- desoenoe est en même temps le plan de symétrie du oarreau de devant, la spirale à incandescence se trouvant du même côté de l'axe de la parabole que les parties lamellés du carreau de devant .
L'utilité de oette répartition des lamelles en diffé- rents groupes deviendra évidente lorsqu'on aura examiné l'exemple représenté au dessin.
Pour l'application de l'invention à une lanterne fixe, on trace en imagination sur la surface de la route deux li- gnes, toutes deux parallèles à la direction du trafic, le but étant d'établir une lanterne dont la lumière émise est limitée à l'intérieur de l'angle dièdre qui est forméf par deux surfaoes planes qui ooupent respectivement deux lignes droites tracées dans le plan de la route, lesdites surfaces passant toutes deux par le point lumineux. Cet angle dièdre devient de plus en plus grand à mesure que ces lignes sont imaginées plus loin l'une de l'autre et que le point lumineux est ohoisi plus bas.
Conoernant ce problème choisi comme exemple, on se réfère à la figure 1 du dessin, dans laquelle la partie de la route destinée au trafic des véhicules est oomprise entre les li- gnes 3 et 5 ,et dans laquelle la ligne 4 représente la limi- te entre les deux directions du trafio, Les trottoirs se trouvent entre les lignes 2 et 3 et les lignes 5 et 6. Comme les façades doivent aussi être éolairées, les lignes qui in- diquent la limitation de l'éclairage sur la surface de la rue sont supposées se trouver derrière les façades. Ce sent les lignes 1 et 7. Les lanternes sont, par exemple, imaginées tout près de la bordure du trottoir, donc.sur les lignes 3 et 5, de façon que la première rangée de lanternes projette de la lumière dans l'angle dièdre dont les oôtés ooupent les li-
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gnes 1 et 4.
Afin d'arriver à cela, la source de lumière est pourvue d'un réfleoteur peu profondqui possède à peu près la forme d'une parabole et est légèrement incliné en avant. Si le filament à inoandesoenoe, comme o'est ordinairement le cas, a la forme d'une partie de cercle, le plan de ce cercle est de préférence perpendiculaire à l'axe du paraboloide et cela de façon que le point de symétrie du filament à incandescence, o'est-à-dire le point du milieu de la série des points du filament à incandescence, qui donnent de la lumière, se trou- ve juste à côté du foyer du projecteur, ce point étant en même temps le point le plus bas du filament à incandescence.
L'axe du réfleoteur, qui, comme on l'a dit, est un peu incliné, rencontre donc la surface de la route à.une oertaine distance.
De oette manière, on obtient un éclairage aussi uniforme que possible de la surface de la route, au moyen de la lumiè- re réfléchie par le réflecteur suivant une figure allongée ellipsoïde qui touche les lignes limites 1 et 4.
Afin d'obtenir en outre que la lumière, qui provient di- rectement de la lampe à incandescence et sort de l'ouverture des miroirs, reste aussi à l'intérieur de l'angle solide sus- mentionné, le réflecteur est fermé par un carreau disposé sur le devant, qui est pourvu partiellement de surfaces ré- fléohissantes, de façon qu'il se forme des plans de sépara- tion qui sont disposés parallèlement à l'axe du faisceau réflé- ohi.
Grâce à cela les rayons lumineux qui viennent directe- ment de la source lumineuse sans rencontrer le réflecteur, et qui iraient se perdre obliquement vers le haut, sont mainte- nant réfléchis vers le bas et oontribuent à l'uniformité de l'éclairage de la rue, comme o'est également le cas pour les rayons qui sortent aussi direotement, mais plus obliquement vers le bas, et qui, autrement, atteindraient des parties . indésirables de la route.
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Ces oaraotéristiques de oonstruotion de la lanterne serait mieux oomprises à l'aide des figures 2, 3, 4 et 5.
La fig. 2 représente une coupe transversale au quart de la grandeur réelle à travers une lanterne construite sui- vant l'invention.
Le réflecteur 8 est supposé être de la forme parabolique et la source lumineuse 9 est supposée être une lampe demi- watt non dépolie oomportant une spirale à incandescence 10 courbée en forme de cercle, qui dans la fig. 2 est une- vue de côté et qui dans la fig. 3 est encore représenté de face, de sorte qu'il ressort de cela que le plan du filament est per- pendioulaire à l'axe 11 de la parabole, tandis que cet axe de parabole renoontre le plan du filament au point d'interseo- tion 12 de la spirale à incandescence 10 et de la ligne de symétrie 13 de la spirale à incandescence . Ce point est en même temps le foyer. La profondeur d'un réflecteur est environ le double de la distanoe fooale.
Le réfleoteur est en outre fermé, dans l'exemple de réa- lisation représenté, par une plaque de verre 14 d'environ
10 mm d'épaisseur, qui, ainsi que l'indiquent les fige 4- et 5, est constitué, pour une partie, par des larnelles. Dans l'exem- ple de réalisation suivant le dessin, ces lamelles occupent deux secteurs de 120 ohaoun. Le point lumineux est disposé pour oette raison à une hauteur au-dessus de la rue, telle que l'angle dièdre susmentionné soit aussi à peu près égal à
120 (abstraction faite de la légère inolinaison de l'axe du réfleoteur).
Ces lamelles peuvent, au cas où elles doivent être masLiquées entre elles pour former un tout, être fabri- quées en verre à miroir argenté, dont l'épaisseur peut aug- menter d'une façon oontinue, de façon queues plans de sépara- tion, vus de la source lumineuse semblent être oontigüs, après quoi, elles sont mastiquées l'une sur l'autre, et le devant et le derrière du carreau ainsi formé peuvent être aplanis
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par polissage. Cetàargenture n'és pâ srietement nécessaire quand, entre les plaques, se trouvent de petites couches d'air, contre lesquelles une réflexion totale s'effectue.
Quand les rayons montant obliquement rencontrent les côtés réfléchissants des lamelles, ils sont réfléchis dans l'angle dièdre, tandis que les rayons qui viennent directe- ment de la source lumineuse traversent la partie non la tellée du carreau et restent nécessairement à l'intérieur de l'angle dièdre. comme d'autre part, lesplans de séparation entre les lamelles sont disposée parallèlement au faisceau des rayons réfléchis, les rayons qui sont réfléchis par le réflecteur parabolique, et qui pour cette raison traversent le carreau de verre presque parallèlement à l'axe de la parabole, ne seront presque pas oontrariés par les surfaces de séparation des lamelles.
S'il devait encore y avoir des rayons isolés réfléchis par les deux côtés d'une même surface limite, ceux-ci chan- geraient donc simplement de place après réflexion, mais ne seraient pas absorbés par le carreau de verre.
Bien que l'invention ci-dessus soit représentée comme étant plus particulièrement appliquée à une interne fixe pour l'éclairage des rues, il est évident que des lampes pla- cées sur des véhicules, telles que des lampes d'auto, peuvent être construites suivant ce principe.
De plus, il est possible en modifiant la forme des lamelles, d'obtenir différentes répartitions de la lumière.
Ci-après, des cas particuliers vont être décrits à titre d'exemple, ce qui, en même temps fera mieux comprendre le cas susmentionné de deux groupes de lamelles droites. La source lumineuse est d'abord supposée se réduire à un point et placée au foyer du miroir parabolique.
Plus tard, on peut facilement indiquer comment les principes de oonstruotion doivent être modifiés pour pouvoir être appliquée à des sources lumineuses de plus grande sur-
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faoe .
Considérons ensuite un plan perpendiculaire à l'axe de la parabole. Etant donné que toutes les lamellesréfléchissant sont parallèles à cet axe afin d'empêcher le moins possible le passage des rayons réfléchis par le miroir, toutes les sur- faces réfléohissantes sont perpendiculaires au plan aonsi- déré. Faisons ensuite passer par l'axe de la parabole les deux plans qui forment l'angle dièdre, à l'intérieur duquel on désire limiter l'éclairage de la route. ces plans ooupent le plan oonsidéré en premier lieu suivant deux lignes LA et LB. Ces lignes sont en même temps la projection des limites de la partie non lamellée du carreau de devant.
Considérons ensuite un élément réfléchissant du carreau de devant. Cet élément peut être projeté sur notre plan au point P. Faisons maintenant tourner l'élément réfléohissant autour de la ligne passant par P parallèlement à l'axe de la parabole, la projection sur notre plan de l'image réflé- ohie de la source lumineuse déorira un cercle ayant P comme centre et PL comme rayon (voir figure 6). Traçons maintenant par P deux lignes parallèles aux lignes LA et LB, elles cou- pent le eerole et nous trouvons les points $ L' et L" entre lesquels la projeotion de l'image de la source lumineuse doit se trouver, quand le rayon réfléchi se trouvera à l'in- térieur de l'angle dièdre donné.
A ces deux points L' et L" correspondent deux directions de l'élément réfléchissant qui indiquent ainsi les positions limites qui sont admissibles pour l'élément réfléchissant.
@
Construisons ces deux directionss pour tous les éléments réfléohis il est évident qu'il se formera deux systèmes de paraboles à foyer commun ayant leur foyer en L et des axes respeotivement parallèles aux lignes limites LA et LB. A l'intérieur des directions fixées de cette manière la oons- truotion est encore libre. On peut tirer parti de cette liber-
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té, soit pour obtenir des lamelles de fabrication simple, soit pour arriver à une répartition déterminée de la lumière sur la route.
Si l'on se demande, par exemple, s'il n'est pas possi- ble de oonstruire les lamelles sous la forme de deux systèmes de barrettes droites parallèles, ces droites doivent donc être partout à l'intérieur de l'angle limite, soit¯/$ @ (fig. 6) l'angle l'angle dièdre et oonsidérons un point P oaractéri- sé par les ooordonnées r. @. Les points L' et L" doivent se trouverur des lignes qui sontparallèles respectivement aux lignes LA et LB et passent par P. Les angles 21 et @2 c'est-à-dire les angles oorrespondant aux positions li- mites de l'élément réfléchi et du rayon sont dono : respec- tivement égaux à :
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0/1 = 180 - Lf - 1/2 = 90 - 1/2 z - 1/4 1"3 .
2 ''2 = 180 - 2 + 1/2 À = 90 - 1/2 f + 1/+ .
Les angles formés avec le plan de symétrie de la lanter- ne sont respectivement :
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CI(,, = 1/2/3 + i.'1 = 90 - 1/2 i + 1/4/?J. q 2 = IS2 - 1/2/3 = 90 - z - 1/4 .
Mais -f va de 0 à 180 - 1/2ss, de sorte que pour l'angle formé aveo le plan de symétrie la limite sppérieure est
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c{ 1 <. 90 + 1/4 ; 1 1/23 et la limite inférieure 0(2 <. 90 - 1/4,% ; 0(2 > o L'utilisation des lamelles droitesparlalèles entre elles
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n'est donc possible que quand 1/2A>-- 90 - 1/4 l'3 ou /3 >- 120 .
L'angle que les lamelles font aveo la verticale est
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1/2/3= 60 , o'est-à-dire qu'elles ont exactement parallèles à la limite de la partie non lamellée du carreau; 120 est dono le plus petit angle auquel le faisoeau lumineux peut être limité lorsqu'on fait usage de deux systèmes de lamelles parallèles droites.
D'une manière analogue, on peut examiner dans quelles circonstances des cercles concentriques autour de L sont utilisables. Dans ce cas, on doit avoir
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0/1 90 ; tr 2 > 90 . D'où il résulte que 112A>,9C)-;A >,1800
On trouve enoore oette même limite quand on désire un seul système de lamelles droites, oar alors on va de 180 - 1/2 à - 180 + 1/2ss, de sorte que les limites extrêmes
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sont : 0(1 ) 1/2 ; o( 2 < 180 - 1/2 j3 1/2;3 à 180 - 112A ; 3 >, 180 .
Examinons maintenant de quelle manière il peut être fait usage de la liberté de construction existante, pour amener la distribution de la lumière sur la route à satisfaire des exigences déterminées. Si l'on veut, par exemple, un éolai- rage aussi fort que possible de la partie oentrale de la route, tous les rayons réfléchis devront,dams notre projeo- tion, être parallèles à la direction oorrespondante au centre de la route. Celle-ci ne doit pas nécessairement être la même direction que la bissectrice de ALB, oar les lignes limites peuvent être d'un coté de la route autres que de l'autre cô- té. Les lamelles réfléchissantes deviendront maintenant des cylindres paraboliques à foyer commun dont les axes de para- bole sont dirigés vers le milieu de la route.
On est en présence d'un problème tout à fait analogue lorsqu'un côté de la route, surtout, doit être fortement éolairé, par exemple, pour les lampes d'aàto, le coté droit de la route. Dans ce cas, les axes;de parabole devront être
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parallèles à la lignelimite de droite.
Passons maintenant au cas d'une source lumineuse limi- tée, de dimensions données. Dans ce oas, de ohaoun des points de la source de lumière des plans doivent)être tracés par les lognes limites à l'intérieur desquelles l'é- olairage doit être limité sur la route, et la surface qui reste libre dans la projection sera alors la projection de la partie non lamellée du carreau de devant. De même, lors de la détermination des angles @1 et y , on doit prendre lesangles limites ayant leur sommet en P, pour le poilt le plus mal placé de la source lumineuse.
Si cette source lu- mineuse est, par exemple , un filament circulaire parallè- le au plan de projection, les images réfléchies L' et L" seront aussi des cercles et on doit chaque fois tracer vers P les tangentes à ces cercles, qui ensuite, après réflexion dans les positions limites de l'élément réfléchi en P, doivent être exactement parallèles aux plans limites respectifs de l'angle dièdre.
Dans cescenstructions, il peut se présenter qu'il reste une petite surface autour de L, qui ne puisse être remplie en aucune manière par les éléments réfléchissantes, parce que des conditions antagonistes se présentent. Si on veut empêcher que des rayons partent de oette partie dans des directions indésirables, il ne reste plus rien d'autre à faire qu'à rendre cette partie opaque.
Ainsi que eela résulte de ce qui précède, seule la projeotion des éléments réfléchis, sur un plan perpendicu- lairement à l'axe de la parabole du miroir, est fixée par les conditions imposées, mais pas encore la position dans l'espace. On doit toutefois enoore satisfaire l'exigen- oe que les lamelles forment une surfaoe lisse et non une surface à petits gradins, parce que dans ce cas des réflexions indésirables se produiraient sur ces petits gradins. D'ail- @@@
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leurs, les lamelles peuvent très bien être disposées de fa- çon à constituer un carreau de devant courbé (étant supposé que l'épaisseur du carreau est constante et/que le rayon de oourbure est partout grand par rapport à cette épaisseur du carreau) .
Cette oourbure du carreau de devant peut être utilisée pour éliminer l'influence nuisible de doubles ré- flexions. pour cela, la surface du carreau doit être fo m ée de façon que les rayons émis par la source lumineuse et ré- fléchis par le côté intérieur du carreau, après réflexion soient renvoyés sous la forme d'un faisceau parallèle, parallèlement à l'axe de parabole du miroir; en d'autres termes, la source lumineuse doit se trouver au foyer du carreau de devant oonstruit sous forme de miroir ooncave, et le faisceau doit après réflexion sur le miroir parabolique, retourner à la source lumineuse.
Cela constitue la seule pos- sibilité d'empêcher la dispe rsion de rayons par double ré- flexion et c'est surtout important pour les lampes d'auto, étant donné que le coefficient de refléxion du carreau de devant s'élève à environ 10 %. faut
Enfin, il encore déterminer la répartition ra- tionnelle de l'épaisseur des lamelles. Cela se fait dans tous les cas suivant le principe que la source lumineuse doit voir les lamelles réfléchissantes exactement jointives, c'est- à-dire que de la lumière ne peut passer entre deux lamelles et ne peut être doublement réfléchie entre deux surfaces successives.
On ne peut satisfaire exactement à oette oondi- tion que par une source lumineuse se réduisant à un point et pour un système de lamelles consistant en des cercles oonoen- triques à ce point. On peut cependant dans la plupart des cas se rapprooher suffisamment de l'idéal, en ne satisfaisant à la condition susdite que pour les parties de chaque lamel- le, qui sontes plus rapprochées de la source lumineuse, ou plus exactement, qui, par unité de longueur de la lamelle,
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sont traversées par le plus grand courant lumineux.
Tou- tefois, si, comme cela peut arriver, on a la possibilité de choisir entre'des lamelles plus plates et des lamelles se rapprochant plus de cercles concentriques, on choisira ces dernières pour pouvoir obtenir la meilleure adaptation.
Afin de mettre ceci en évidence, deux exemples de réa- lisation vont encore être discutées.
Le premier exemple, voir fige 7, est une lanterne des- tinée à éclairer une route d'un seul coté . Une forme de réa- lisation à deux éléments, l'un pour l'éclairage à gauche, l'autre pour l'éclairage à droite, est particulièrement ap- propriée pour les phares de tête pour autos. En éteignant une lampe, on exclut l'aveuglement sur une moitié de la route, cependant que l'autre moitié de la route reste plei- nement éclairée. La lampe possède un miroir parabolique nor- mal, avec une source lumineuse de petites dimensions, pla- cée en son foyer.
La surface du carreau de devant est divi- sée en trois parties. La moitié inférieure est normalement transparente. Le quadrant supérieur de gauche est garni de lamelles circulaires dont l'épaisseur croit vers le bord, de façon que, vu de la source lumineuse, les limites des lamelles semblent être contiguës. Le quadrant supérieur de droite est garni de lamelles droites dont l'épaisseur croit de la même manière que celle des lamelles circulaires. Là où l'intensité de la lumière est la plus grande, l'exigence que, vues de la source lumineuse, les lamelles semblent contiguës, sera. également satisfaite.
La partie centrale, où la répartition soulèverait des difficultés techniques et où en outre, par suite des dimensions limitées de la sour- ce lumineuse, les lamelles ne seraient pas à même de rendre inoffensifs, par réflexion, tous les rayons aveuglants,est garnie de verre noir. Exprimée en superficie, ladite partie centrale constitue toutefois un très-faible pourcentage.
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Les dimensions entendues au dessin sont les suivantes:
Epaisseur du carreau de devant 10 mm. Source lumineuse 6 om derrière le carreau de devant. Epaisseur des lamelles 1 om de verre noir.
10 lamelles de 2 mm
4 " " " 3 mm
3 " " " 4 mm verre transparent n = 1.5
4 " " " 5 mm " " " 6 mm
Le deuxième exemple, voir fig. 8, est une lanterne dans laquelle on s'efforce d'éclairer une rotte et d'éviter non seulement l'aveuglement par des rayons directs sortant de la source lumineuse, mais encore par ceux qui se fonce- raient par réflexion répétée sur le oarreau de devant et le miroir. Ces réflexions répétées ne peuvent être rendues inoffensives sans perte de lumière, qua quand le carreau de devant a lui-même une oourbure parabolique, que le foyer coïncide avec la source lumineuse et que l'axe coïncide aveo l'axe du miroir parabolique.
Dans ce cas, les rayons de la source lumineuse sont renvoyés parallèlement sur le carreau, tombent sur le miroir parabolique et repassent ensuite par la source lumineuse. Inversement, le faisceau parallèle, formé par le miroir parabolique, après reflexion sur le oarreau de devant retourne également vers la sour- ce lumineuse. Pour la pratique, on peut se rapprocher d'une façon satisfaisante de la forme parabolique en utilisant une sphère.
Le oarreau de devant est de plus divisé en 3 secteurs, égaux chacun à 120 . Le secteur inférieur esthabituellement transparent, les deux autres sont subdivisés en lamelles dont les plans sont parallèles aux rayons du faisceau de rayons parallèles qui est projeté par le réflecturà tra- vers le oarreau de devant. Ces rayons, par suite de la cour- bure du carreau de devant, ne sont plus para llèles, dans
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oe carreau, à l'axe principal du système. Afin de faciliter la fabrioation, les lamelles sont limitées de deux côtés par des surfaces planes. La diminution de l'épaisseur des lamelles et la position des plans, ressortent de fig. 8.
Comme dans la fig. 7, les premières lamelles sont en verre noir, paroe qu'en cet endroit la répartitiondeviendrait trop fine et que, par suite des dimensions limitées de la source lumineuse, les lamelles ne pourraient pas empêcher l'aveuglement. Les lamel- les sont légèrement cunéiformes. Comme les plans des lamelles doivent être parallèles aux rayons lumineux qui partent du réflecteur parabolique, ils doivent passer par le foyer imagi- naire de la surface antérieure du carreau, oonsidérée comme lentille.
Si a est la distance de la source lumineuse au carreau de devant, le rayon de courbure du oarreau de devant sphérique sera égal à 2, 2a, soit 10 % de plus que cela résulte de la formule de réflexion simple, pour faire moins dévier les rayons marginaux.
Les lamelles sont légèrement cunéiformes de façon que tous les plans coupent l'axe du miroir parabolique en un point situé à une distanoe de n X 2,2a du milieu du carreau n-1 de devant. Pour n = 1,5 oette distance est égale à 6,6a.
REVENDICATIONS.
1. Lanterne pour éclairage dirigé, consistant, entre autres, en un,miroir sensiblement parabolique, une source lu- mineuse placée à peu près au foyer, ainsi qu'un oarreau dis- posé sur le devant, qui possède des surfaoes réfléchissantes qui sont toutes parallèles à l'axe du miroir parabolique,carac- térisée en ce que les surfaces sont disposées par groupeèt en ce que deux surfaces appartenant à des groupes différents, ne sont pas parallèles entre elles.
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