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LAMPE A INCANDESCENCE COMPORTANT AU MOINS UN FILAMENT PARTIELLEMENT MASQUE.
L'invention concerne une lampe à incandescence, en particulier une lampe pour véhicules, comportant au moins un filament masqué par un écran en forme de cuvette, le filament étant disposé entre au moins deux bords latéraux de cet écran.
Ces lampes sont destinées à l'équipement de phares d'éclairage; elles se disposent de façon que le filament soit approximativement sur l'axe optique du système optique du phareo En général, ce système optique est cons- titué par un réflecteur affectant la forme d'un paraboloîde de révolution.
'L'écran empêche alors la lumière de parvenir sur une'moitié déterminée du ré- flecteur, ce qui assure l'éclairage dit "code" dans lequel la lumière est uni- quement émise sous le plan horizontal passant par la lampe. En générale l'é- cran est constitué par un capuchon métallique en nickel, par exemple, affec- tant la forme d'une cuvette et disposé dans la lampe à proximité immédiate du filament. En général, l'écran est petit, de façon à réduire au minimum 1' interception de la lumière émise par un second filament, qui sera appelé "fi- lament de route"; ce filament forme le faisceau dit de route.
L'autre filament sera appelé "filament de code".Lorsque la lampe ne comporte que le filament de code, rien ne s'oppose à l'utilisation d'un écran de grandes dimensions con- stitué,par exemple, par un miroir ou une couche de vernis, appliquée sur 1' ampoule.
Si l'on dispose un écran perpendiculairement à l'axe optique du phare et à une certaine distance, par exemple à 10 m devant la lampe, on peut projeter sur cet écran une plage lumineuse, appelée t'image du faisceau". En mettant alternativement en circuit l'un et l'autre filament, on obtient le faisceau dit de route et le faisceau de code dont les images sont, pour la plu- part des phares, approximativement circulaires et semi-circulaires, parfois plus ou moins elliptiques. Il y a lieu de noter que, pour faciliter l'exposé des propriétés de la lampe, il sera ici uniquement question de l'effet conju- gué d'une lampe et d'un système optique à axe de symétrie de rotation,.tel que le réflecteur précité.
On laissera donc hors de cause l'utilisation de
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moyens qui dirigent la lumière dans une direction déterminée, par exemple, des réflecteurs ou des vitres striés.
Les lampes connues donnent une image de faisceau de code à assez grand rayon, c'est-à-dire un faisceau fortement divergent vers le bas, de sor- te qu'une grande partie du flux lumineux du filament de code rencontre la rou- te assez près du véhicule. Le conducteur né perçoit alors plus les obstacles assez éloignés, car sa sensibilité visuelle s'adapte à l'éclairage intense de l'entourage immédiat.
L'invention obvie à cet inconvénient : elle concerne une lampe dont la lumière de code est projetée à une assez grande distance devant le véhicule en un faisceau peu dispersé:'
Suivant l'invention, le filament, situé entre au moins deux bords latéraux de l'écran, affecte la forme d'un V et se trouve dans un plan qui est parallèle au plan passant;par les bords de l'écran ou qui coïncide avec ce dernier. Dans un phare normal, dont le réflecteur affecte la forme d'un paraboloide de révolution, cette lampe doit être placée de façon que le plan du filament se trouve quelque peu au-dessus de l'axe du réflecteur, le som- met du filament en ? se trouvant à proximité du foyer du réflecteur, tandis que les bras du V divergent des deux côtés de l'axe.
On obtient alors une ima- ge de faisceau dont la section affecte la forme d'une demi-ellipse de petite hauteur, telle que la plus forte intensité lumineuse se trouve immédiatement sous la limite supérieure du faisceau, ce qui facilite la perception d'obsta- cles se trouvant à grande distance devant.le véhicule.
Il y a lieu de noter que-,dans les lampes destinées à l'éclairage de véhicules, les filaments en forme de V s'utilisent fréquemment comme fila- ments de route. Cette forme a aussi été utilisée pour le filament de code, mais pas en combinaison avec un écran ou, en tout cas, dans une autre posi- tion. Les filaments placés entre les bords d'un écran étaient, en général, rectilignes.
La description qui va suivre en regard du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, les particularités qui ressortent tant du texte que du dessin faisant, bien entendu, partie de ladite invention.
Les fig. 1 et 4 sont des coupes verticales de phares équipés d'u- ne lampe d'un type connu et d'une variante de ce type.
Les fig. 2 et 5 sont respectivement des vues en plan de ces lam- pes, tandis que les fig. 3 et 6 représentent les images de faisceaux obtenues à l'aide de ces lampes.
La Fig. 7 est une coupe horizontale d'une lampe conforme à l'in- vention, sans écran et sans filament de code.
Les fig. 8 à 10 montrent diverses formes d'un filament de code con- forme à l'invention.
La fig. Il est une coupe verticale d'un phare équipé d'une lampe conforme à l'invention.
La fig. 12 est une vue en plan de cette lampe,
La fig. 13 l'image de faisceau obtenue à l'aide de ce phare.
La fig. 14 est un diagramme de la distribution de lumière d'une lampe d'un type connu et d'une lampe' conforme à l'invention.
La fig. 15 représente l'image de faisceau obtenue à l'aide d'une lampe munie d'un filament en forme.de V dissymétrique.
La fig. 16 est une vue en plan et la fig. 17 une vue de profil d' un filament et d'un écran d'une lampé conforme à l'invention.
Les fig. 18, 19 et 20 représentent une vue en élévation et deux vues de profil du filament et de l'écran d'une variante d'une lampe conforme
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à l'invention.
La fig. 21 montre une vue en plan d'une troisième forme de réali- sation d'un filament avec écran.
La lampe représentée sur les fig. 1 et 2 comporte une ampoule 1, un filament de route 2,-Lui filament de code 3, un écran 4, un culot 5, ainsi que des accessoires non représentés sur le dessin tels que les fils-supports des filaments et de l'écran, ainsi que le pincement assurant la fixation de ces fils. La lampe est placée dans un réflecteur 6 qui affecte la forme d'un paraboloïde de révolution. La lampe est réglée de façon que le filament de route 2 se trouve au foyer F.
Après réflexion par le réflecteur 6, un rayon lumineux 7, partant du filament de route 2, sera parallèle à l'axe optique 8 de ce réflecteur.
Après réflexion, un rayon lumineux 9, issu de la partie du filament de code 3 la plus proche du foyer F, sera légèrement incliné vers le bas, tandis qu' un rayon lumineux 10, issu de l'extrémité du filament de code la plus éloig- née du foyer F, est plus fortement incliné.
Le filament 3 se trouve ici entre les bords Il,12 et'13 de l'écran 4 (voir fig. 2). Ces bords se trouvent approximativement dans le plan du fila- ment. Seul le bord 14 dépasse légèrement ce plan, afin d'éviter que l'observa- teur placé devant le phare soit touché directement par la lumière provenant du filament 3.Mathématiquement parlant, l'expression "plan du filament" est évidemment inexacte; il va de soi qu'il faut attribuer ici à cette expression la signification qu'elle a acquise dans le langage courant.
L'image de faisceau que fournit cette lampe connue est formée par les images que forment du filament les diverses parties du réflecteur. On peut faire apparaître séparément ces images en masquant à chaque fois le reste du réflecteur. C'est ainsi que, verticalement, sous le point d'intersection 0 de l'axe optique 8 et de l'écran, se forment une série d'images 15 dues aux parties du réflecteur qui se trouvent dans le plan vertical passant par l'axe optique 8 ou à proximité de ce plan. Les séries d'images 16 et 17 sont for- mées par les parties du réflecteur qui se trouvent dans le plan horizontalpas- sant par l'axe mentionné de part et d'autre de la lampe (donc au-dessus ou au-dessous du plan de dessin de la fige 1). Les parties du réflecteur compri- ses entre ces deux extrêmes forment des séries d'images telles que 18 et 19.
Cependant, toute la lumière est émise au-dessous du plan horizontal passant par 0, grâce à l'écran 4 qui empêche la lumière d'atteindre la moitié inférieu- re du réflecteur et aussi par suite de la position du filament 3 devant le foyer F et un peu au-dessus de l'axe 8.
De ce qui précède, il résulte que le diamètre D du faisceau de co- de est pratiquement proportionnel à la longueur Z du filament de code (voir fig. 3 et 1). Par suite de l'assez grande longueur de ce filament, le faisceau acquiert un diamètre si grand qu'une grande partie du flux lumineux parvient sur la route à faible distance devant le véhicule.
Si le filament de code se trouvait placé perpendiculairement à 1' axe au foyer F, comme le montrent les fige 4 et 5, on obtiendrait une image de faisceau telle que représentée sur la fig. 6 Les parties du réflecteur qui se trouvent dans le plan vertical passant par l'axe 8, ou à proximité de ce plan, forment des images horizontales allongées 20 du filament 3; les par- ties du réflecteur qui se trouvent dans le plan horizontal passant par l'axe 8, ou à proximité de ce plan, forment des images 21 assez courtes., en quel- que sorte ramassées, à proximité de l'axe 0. Les parties du réflecteur compri- ses entre celles mentionnées et qui se trouvent donc dans des plans obliques passant par l'axe projettent un certain nombre d'images inclinées 22 qui se trouvent en partie seulement au-dessous du plan horizontal passant par l'axe.
Donc, malgré la présence de l'écran 4, on n'obtient pas un véritable éclai- rage "code". Il va de soi que cet effet serait d'autant plus gênant que le filament 3 (fig. 5) serait plus long, c'est-à-dire qu'il s'étendrait plus loin des deux côtés de l'axe 8.
D'autre part, il résulte de la fig. 1 que la lumière réfléchie pro-
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venant d'une partie du filament est d'autant plus projetée vers le bas que cette partie se trouve plus loin en avant du foyer F; voir par exemple les rayons lumineux 7, 9 et 10 sur la fig. 1.
On pourrait donc empêcher que les images inclinées 22 (fig. 6) se trouvent au-dessus du plan horizontal, en plaçant le filament, 3 suffisamment loin devant le foyer.
Cependant, dans ce cas, les images 20 descendent aussi, ce qui provoque un éclairage trop intense de l'avant-plan.
L'invention est basée sur l'idée que l'on obtient l'image de fais- ceau la plus avantageuse lorsqu'on maintient le filament entre les côtés d'un angle 23 (voir fig. 7) dont le sommet se trouve au foyer F et dont les côtés se trouvent de part et d'autre de l'axe 8. La meilleure forme du filament se- rait donc celle d'une surface triangulaire luminescente. Bien qu'un tel corps incandescent soit réalisable, par exemple sous forme d'une plaque de tungstè- ne fortement chauffée par le passage d'un courant ou par une décharge dans le gaz, en pratique, on se rapproche suffisamment de cette forme de base par l'emploi d'un filament spiralé normal, plié suivant les côtés de l'angle pré- cité 23 tel que montré sur la fige 8.
Si l'angle que forme l'un des côtés avec l'axe 8 est [alpha], des essais ont montré qu'avec les divers réflecteurs utilisés, cet angle doit être compris entre 60 et 15 (voir fig. 9 et 10). Dans une for- me particulièrement avantageuse, 6, = 30 (fig. 8).
En général,le filament en forme de V sera disposé symétriquement par rapport à l'axe de la lampe mais, dans certains cas, il sera avantageux d'utiliser un montage dissymétrique, par exemple pour projeter plus de lumiè- re sur un côté de la route que sur l'autre.
Les fig. Il et 12 montrent schématiquement l'utilisation d'une telle lampe dans un réflecteur. Les chiffres de référence concernent les mêmes éléments que sur les fig. 1, 2, 4 et 5.
La fig. 13 donne l'image de faisceau obtenue pour quelques par- ties du réflecteur. Les parties comprises dans le plan vertical passant par l'axe 8, ou à proximité de ce plan, fournissent une série d'images progressi- vement croissantes 24. Ce sont des images agrandies du filament en forme de V. Les parties qui se trouvent dans le plan horizontal passant par l'axe ou qui se trouvent à proximité de ce plan, étant pratiquement dans le plan du fi- lament en forme de V, fournissent une image rectangulaire, de sorte que l'on obtient deux séries d'images 25 à gauche et à droite de l'axe 0 (le dessin ne montre qu'une seule série). Les parties comprises entre les parties men- tionnées du réflecteur sont, pour ainsi dire, dirigées obliquement vers le filament et voient donc le V en raccourci avec un angle au sommet plus petit que l'angle réel.
Ces parties de réflecteur projettent, par exemple, une sé- rie d'images 26 .
L'amélioration dans la distribution de la lumière, obtenable par l'utilisation d'une lampe conforme à l'invention, est illustrée par la f ig.
14. Le diagramme représenté sur la figure donne des résultats de la mesure de l'intensité lumineuse sur un écran placé à 10 m devant le faisceau lumi- neux et perpendiculaire à l'axe de ce faisceau. Les distances au-dessus et au- dessous du passage de l'axe sont cotées en cm. Le phare est placé à une hau- teur de lm. La lumière qui touche l'écran à 20 cm au-dessous du zéro de l'échel- le parviendrait sur la route à environ 50 m devant le véhicule; la lumière qui touche l'écran à 80 cm au-dessous du zéro parviendrait sur la route à 12,5 m devant le véhicule.
La ligne en traits pleins 27 donne l'éclairement obtenu à l'aide d'une lampe telle qu'utilisée jusqu'à présent, dont le filament de code se trouve légèrement au-dessus de l'axe optique (le filament 3 sur les figs. 1 et 2), tandis que la ligne en pointillé 28 donne l'éclairement obtenu avec un filament de code en forme de V conforme à l'invention (le filament 3 des fig. 11 et 12). Les points d'intersection avec les lignes 29 et 30 qui don- nent l'éclairement, respectivement à 50 m et à 12,5 m devant le véhicule, sur
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la route, montrent que le premier de ces éclairements a plus que doublé tandis que le dernier est tombé à la moitié de sa valeur.
L'image de faisceau représentée sur la fig. 10 et le diagramme re- présenté sur la fig. 4 sont obtenus à l'aide d'un filament en forme de V dont les bras ont la même longueur. Si l'un des bras est plus long que l'autre, le diamètre de l'image de faisceau augmente. En général, cette augmentation est indésirable, mais, comme le rayon de l'image de faisceau augmente plus dans une direction que dans une autre, il se peut que, dans certains cas, l'utili- sation d'un filament en forme de V dissymétrique offre des avantages, par exemple dans le cas où l'on désire augmenter le flux lumineux projeté sur 1' une des rives de la route.
L'image de faisceau obtenue avec une telle lampe est représentée sur la fig. 15:
Les parties du réflecteur qui se trouvent dans le plan vertical passant par l'axe, ou à proximité de ce plan, forment une série d'images 24' du filament, dont deux images sont représentées sur le dessin. Les parties du réflecteur qui se trouvent dans le plan horizontal, passant par l'axe ou à proximité de ce plan, forment deux séries d'images 25' et 2511 qui, tout comme le filament, sont dissymétriques. Les parties du réflecteur qui se trouvent dans des plans obliques passant par l'axe forment des séries d'images 26' et 26".
La figure montre que la dispersion verticale est toujours plus petite que celle obtenue avec un filament usuel' (voir f ig. 3) et des mesures montrent que l'on obtient aussi une amélioration de 1'intensité,lumineuse juste au- dessous de la coupure horizontale du faisceau.-
La construction de la lampe conforme à l'invention ne doit pas différer beaucoup de celles de lampes connues à filament de code. Dans ces dernières, le filament rectiligne est généralement soudé, par l'une de ses extrémités, à l'écran, tandis que l'autre est fixée à un fil polaire.
Comme le montre la fig. 15, le filament en forme de V de la lampe conforme à l'in- vention peut être suspendu de manière analogue, l'écran 4 est fixé par l'un de ses côtés à un fil d'alimentation 31, tandis que le filament en forme de V 3 est suspendu entre l'un des bords de l'écran et un second fil d'alimen- tation 32. La forme de l'écran est quelque, peu adaptée à celle du filament, de façon que les bords 13 et 13' soient parallèles aux bras du V.
Les fig. 18, 19 et 20 montrent une autre forme de construction.
Sur ces figures, les extrémités du filament 3 sont fixées à un fil d'alimen- tation 31 ou 32. Ceci assure plus de liberté en ce qui concerne l'emplace- ment des extrémités que dans les formes de construction montrées sur les fig.
16 et 17, dans lesquelles une extrémité du filament se trouve toujours sur le- bord de l'écran. (On pourrait évidemment souder sur l'écran, à proximité de cette extrémité, un fil support, mais cet agencement nécessiterait une piè- ce supplémentaire). Dans la forme de construction montrée sur les fig. 18 à 20, l'écran 4 comporte, sur sa face arrière età sa partie supérieure, une rainure qui se poursuit autour du bord qui constitue le raccord entre les côtés de l'écran. Dans -cette rainure est logé et soudé le fil-support 31. La position de l'écran est ainsi fixée immuablement avant la soudure.
Dans la forme de construction montrée sur la fig. 21, le fila- ment est constitué par .deux trongons montés en parallèle 3' et 3". Le sommet du V est relié au fil d'alimentation 32, les extrémités libres à 1' écran 4. L'écran comporte encore une rainure dans laquelle est fixée la par- tie repliée du fil d'alimentation 31. Une telle forme de construction offre l'avantage que le claquage de l'un des bras du filament provoque uniquement une diminution de la lumière mais non une extinction.
Pour réduire au minimum les sollicitations mécaniques du fila- ment, provenant des vibrations des endroits de fixation, en particulier celles résultant du fait que le fil d'alimentation portant l'écran vibrera à une au- tre fréquence et avec une autre amplitude que l'autre fil d'alimentation. il est désirable de prévoir entre les extrémités de ces fils d'alimentation un assemblage mécanique isolant, par exemple tel que représenté sur les fige 17 et 18. Sur ces figures, on a soudé au fil d'alimentation 32 une tige-support
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33 et, à l'écran 4, une tige-support 34. Les deux tiges sont reliées par une perle de verre isolante 35.
Il va de soi que cette forme de construction con- nue (voir par exemple le Brevet anglais No. 393.886) est aussi utilisable dans les lampes à incandescence montrées sur les fige 18 à 21.