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Appareil clléolkrage à flux lum'1neWt dirigé.-\'
L'invention a pour objet un appareil d'éclairage transfor- mant le flux lumineux émis. dans toutes les direotions par une source théoriquement ponctuelle ou au moins deux faisceaux con- centrés, émanant d'autant d'images distinctes de cette source unique et jouant elles-mêmes le rôle de source lumineuse pour des appareillages optiques usuels (lentilles ou miroirs) des- tinés à répartir le flux suivant la loi désirée.
On conçoit que cette multiplication et cette répartition des souroes lumineuses donne beaucoup plus de souplesse pour la
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solution, avec un rendement satisfaisant, des divers problèmes de répartition envisagés.
L'appareil suivant l'invention est caractérisé essentiel- lement en ce que la source lumineuse unique est disposée en l'un des foyers communs de deux éléments d'ellipsoïdes réflé- chissants. L'autre foyer de chacun d'eux où les rayons vont converger après réflexion constituant les deux nouvelles sour- ces lumineuses qui émettent des faisceaux concentrés et coopè- rent avec deux appareillages optiques distincts.
Des miroirs auxiliaires sont en outre disposés pour inter- oepter les rayons échappant aux miroirs ellipsoïdaux dans des directions gênantes et les renvoyant sur ceux-ci.
Ces miroirs ellipsoïdaux peuvent d'ailleurs être remplacés par des miroirs diantre forme, par exemple sphériques, dont la loi de réflexion naturelle est transformée par des prismes.
D'autres caractéristiques de l'invention, résulteront d'ailleurs de la description qui va suivre et des dessins annexés qui représentent, à titre d'exemple, quelquesmodes de réalisa- tion de l'invention.
Sur ce dessin: la fig.1 et la fig.2 montrent en coupe verticale et en plan une première réalisation; les fig.3 et 4 montrent des variantes ; les fig.5 et 6 montrent en coupe verticale et en plan une autre réalisation et, la fig.7 montre en coupe verticale une autre réalisation.
Le réflecteur représenté fig.1 et 2 est constitue essen- tiellement par deux ellipsoïdes de révolution 1 et Z, ayant p pour axe la droite X-X', pour foyer commun le point F où se trouve la source lumineuse, les deux foyers F'1 et F'2 correspondant respectivement aux ellipsoïdes 1 et 2, étant
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sensiblement confondus avec le sommet de l'ellipsoïde opposé 3 et 1.
En dessous du foyer F est prévu un miroir sphé- rique 3, de centre F. On voit que les rayons émispar le point F dans l'angle a1 iront converger au point ?Il*
De même; les rayons émisdans l'angle a'1 servant renvoyés sur eux-mêmes, passeront par le point F et iront converger également en F'1.
Inversement, les rayons émis dans les angles a2 et a'2 iront converger au point F'2.
On voit ainsi que chacun des groupes des deux faisceaux de 90 , Al-Atl d'une part, A2-A'2 de l'autre, seront ainsi concentrés en deux faisceaux d'angle aigu b1-b2. Ces faisceaux seront reçus par des appareils optiy ques usuels* destinés à les renvoyer dans la direction désirée.
D ans l'exemple de la :fige 1, destinéà l'éclai- rage de routes ou de surfaces allongées, ces appareils sont constitués par des miroirs paraboliques 4 et 5 ren- voyant des faisceaux de repons parallèles. Ces miroirs seront calculés de manière à ce que le flux réfléchi pas- se en-dessous du miroir 3.
Si l'on considère dtailleurs lesrayons réflé- chis par les extrémités A1 et A2 de ces miroirs situés sur la droite X-Y il n'y a au cas où les surfaces réfléchis- santes sont parfaites, et où la source lumineuse sera rigou- reusement ponctuelle, aucun rayon passant au-dessus des li- gnes A1 - B2, et A2 - B1.
On peutdonc, sans aucune absorption supplémen- taire de flux, continuer les miroirs 4 et 5 par des caches
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6 et 7. Ces oaches serviront dans la pratique où la source lumineuse n'est pas rigoureusement ponctuelle, et où. les surfaces réfléchissantes ne sont pas parfaites, à limiter le faisceau réfléchi. Ils permettront en particulier de dissimuler les miroirs paraboliques à la vue des observa- teurs éloignés, ce qui permet d'éviter l'emploi des volets actuellement utilisés à cet effet, notamment dans les appa- reils d'éclairage de routes.
Comme on le voit sur la vue en plan fig. 2, l'ap- pareil ainsi constitué est assymétrique, c'est à dire que lesfaisceaux réfléchis par les miroi@s 4 et 5, sont dans le prolongement l'un de l'autre en projeotion horizontale.
Pourobtenir un appareil symétrique , il suffirait de faire tourner les courbes de la fig. 1 autour de l'axe X-Y'.
Les courbes 1 et 2 donneraient ainsi naisanoe, au lieu d' ellipsoïdes, à des tores elliptiques et la source lumineu- se F serait transformée, non plus en deux points F'1-F'2 mais en un cercle lumineux de rayon F-F1 ou F-F'2.
La fig. 3 représente une variante dans laquelle le miroir sphérique 3 est remplacé par deux groupes de réflecteurs ellipsoïdaux, de révolution, autour de l'axe X-X', Sa et 3b, ayant comme foyer commun le point F et comme second foyer respectif, les points F'b et F'a ces points ?la et F'b étant places au sommet de l'ellipsoïde opposé 3b et 3a.
Les rayons émis par le point F dans les secteurs a2 et a2 sont réfléchis dans les mêmes conditions que pré- oédemment, en passant par les points F'1 et F'2. Les rayons émis dans les angles a'2 et a'1 sont renvoyés, après ré- flexion, sur les réflecteurs elliptiqes correspondants
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3b et 3a par les points F'a et F'b. En ces points sont pla- oés des petits miroias 8 et 9 empêchant le passage d'un rayon appartenant au flux hémisphérique Inférieur, au- dessus du plan perpendiculaire de la figure passant par cette droite X-X'.
On voit donc que le flux dans les secteurs al et a2 est remplacé par deux flux b1 et b2 oomme précédem- ment, mais le flux hémisphérique inférieur correspondant aux angles a'k et a'2 est remplacé par un flux conique de sommet F'a et F'b. et d'angle c1 et oa.
L'appareil optique usuel destiné à l'utilisation de ces deux flux combinés est ici constitué par deux len- tilles 10 et 11, ayant pour foyers les points F'a et Fb.
Les flux de sommets Fa et F'b seront réfilactés parallèlement à l'axe X-X', tandis que les flux de sommet F'1 et F'2 seront réfraotés suivant un faisceau, divergent.
Dans la variante de la fig. 4, les foyers F'1 et F'2 sont situés à l'intérieur de l'ellipsoïde opposé 2 ou 1, c'est à dire entre le foyer oommun F et le sommet C2 ou C1.
En employant comme appareils d'utilisation des flux des miroirs paraboliques 4 et 5, comme dans la fig.
1, ces miroirs réfléchissants 4 et 5 peuvent alors être placés dans le prolongement des ellipsoïdes 1 et 2. En outre, le miroir sphérique 3 destiné à réfléchir le flux hémisphérique inférieur, est remplaoé par une couronne sphérique laissant passer directement une partie du flux vers le bas.
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Comme dans le cas de la fig. 1, les miroirs ré- fléchissants 4 et 5 sont continués par des caches 6 et 7.
Pour obtenir latéralement, c'est à dire dans un plan perpendiculaire à la figure, la répartition lumineuse voulue, il suffira de modifier en conséquence le profil des miroirs 4 et 5. Il sera alors possible que la tranche de ce miroir ne coïncide pas avec la tranche des miroirs
1 et 2.
Les figs. 5 et 6 montrent une réalisation partiè culière dans laquelle, tout en assurant dans un plan per-
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pendiculaire à la figure, répartition asajnnétrique, on est arrivé à supprimer à peu près tout décrochement entre les miroirs 4 et 5 et les réflecteurs supérieurs, o'est- à-dire que ces miroirs 4 et 5 d'une part, 1 et 2 de l'autre, ont une ligne de coupe commune dans le plan horizontal X-X'.
On observera tout d'abord que les ellipsoïdes 1 et 2 sont limités bars le haut à un plan horizontal X1-X'1 à partir duquel ils sont continués par un autre ellipsoïde de révolution ayant pour axe Y-Y' dont l'un des foyers est confondu avec le foyer lumineux F, et dont l'autre foyer est placé en F" en-dessous de la ligne X-Xe.
Le flux hémisphérique supérieur émis par le point F est ainsi subdivisé en plusieurs parties; les flux émis dans les angles al,et a2 sont transformés en des flux bl et b2 comme précédemment, mais le flux émis dans l'angle à est transformé en un flux d'axe vertical et d'angle d'. Les rayons servant à la formation de ce flux passent par l'ou- verture ménagée dans la couronne sphérique 3,
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Les miroirs 4 et 5 servant à la réflexion des flux bi et b2 sont ici constitués par des sphères ayant pour centre des points c4 et c5 tels que les foyers de chaque sphère se trouvent confondus respectivement avec les foyers F'1 et F'2. c'est à dire que ces points F'1 et F'2 soient sensiblement placés à mi-distance des rayons correspondants.
Grâce à cette disposition, les lignes de rac- cordement dans le plan X-X', c'est à dire le plan de cou- pe de la figure 6, seront, pour les réflecteurs 1 comme pour les réflecteurs 4 et 5, des cercles ayant pour cen- tre la projection des points C4 et C5 ¯car ces points C4 et C5 sont confondus sensiblement avec le rayon de la sphère oscillatrice, au sommet C1 et C2 des ellipsoïdes de révolution 1 et 2.
De plus, on aura, dans le plan horizo,ntal, une répartition sensiblement analogue à celle de la fig. 2, les rayons tels que F'2 I2 partant des points F'1 et F'2 (aprèsréflexion sur le réflecteur supérieur) et peu inclinés par rapport à la droite X-X', repartiront pa- rallèlement à la droite X-X' tandis que les rayons plus inclinés tels que F'2J2 ou F'2J1 feront, après réflexion, un angle faibla avec'cette même droite X-X'.
'Ainsi qu'il a été dit au début, il n'est pas ab- solument nécessaire pour la réalisation de l'invention, que les miroirs supérieurs soient ellipsoïdaux. On puet également, sans sortir du cadre de l'invention, se donner arbitrairement la forme de la surface située au-dessus du
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plan X-X', par exemple une calotte sphérique ayant comme centre F et obtenir néanmoins la même distribution qu'a- vec des miroirs ellipsoïdaux, en disposant sur sa surface des prismes qui seront situés dans des plans perpendicu- laires à celui de la figure et perpendiculaires également à l'axe X-X'.
On pourra d'ailleurs utiliser toute autre combi- naison des prismes calculée suivant les méthodes habituel- les de l'optique en les disposant dans des plans perpendi- oulaires à X-Y' et dans des plans passant r Y-Y' Les uns seront placés à l'intérieur, les autres à l'extérieur de la verrerie .
On pourra de même pour les réflecteurs recevant le flux concentré passant par F'1 et F'2 disposer des horizontaux prismes verticaux/ou inclinés de façon à obtenir la répartition voulue, ce qui permettrait de choisir égale- ment arbitrairement le profil de cette verrerie.
La fig. @ montre un exemple d'une telle réali- sation, dans laquelle les ellipsoïdes 1 et 2 sont rempla- cés par une sphère 1-2 et dans lesquels les réflecteurs 4 et 5 sont remplacés par un cylindre de révolution 4 et 5 autour de l'axe Y-Y'.
L'invention d'ailleurs ntest en aucune façon limitée aux figures représentées ; les axes de révolution des ellipsoïdes pourront par exemple, tout en étant dans le même plan, ne pas coïncider, c'est à dire pourront faire entre eux un certain angle,
Les surfaces réfléchissantes inférieures, com- posées par exemple encore de portions de paraboloïdes auraient alors des axes non situés dans le même plan
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mais situes au oontraire dans des plans distincts, détermi- nés par l'axe vertical et les axes de révolution distincts des ellipsoïdes.
L'appareil ainsi conçu n'aurait alors qu'un seul plan de symétrie, ainsi que les faisceaux émis. Il pourrait être avantageusement utilisé pour l'éclairage latéral.
Un résultat analogue pourrait être obtenu en maintenant en coïncidence les axes des deux portions de l'ellipsoïde, mais en agissant seulement sur la surface réfléchissante inférieure.
D'autre part, les axes des ellipsoïdes pourront faire un certain anle avec le plan horizontal. Les dis- tanoes entre les foyers dès ellipsoïdes pourront être iné- gales, ainsi que les flux reçus. Dans ce oas, les elli#soï- des ne se couperont pas dans le plan de symétrie de l'appa- reil.
On notera encore que, sans utiliser des prismes collecteurs. on pourra pour faciliter la réalisation de l' appareil, remplacer les ellipsoïdes de révolution par des sphères au foyer desquelles un foyer lumineux serait dis- posé. Dans ce cas, et par suite des abberrations des mi- roirs sphériques, les dimensions des images F'1 et F'2 se- raient plus grandes que celles de la source lumineuse.
L'invention est par ailleurs applicable à des sources lumineuses rectilignes au lieu de sources ponc- tuelles.
On remplacera alors des ellipsoides de révolu- tion par des cylind@es elliptiques ayant comme directri- ce les ellipsoïdes indiqués sur les différentes figures dont les génératrices seraient perpendiculaires au plan
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de la figure.
On notera enfin qu'une des caractéristiques im- portantes de l'invention consiste en ce que les surfaces réfléchissantes utilisées étant presque exclusivement de révolution, la réflexion pourra être assurée non par une argenture, mais par des prismes à réflexion totale, ces prismes ( qui n'ont rien à voir avec les prismes collec- teurs dont on a parlé plus haut) étant disposés radiale- -'ment le long des génératrices de la surface et convergent au sommet.
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