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APPAREILS POUR LAMPES FLUORESCENTES.
Les tubes fluorescents utilisés pour l'éclairage constituent une source lumineuse rectiligne de grande longueur et de faible brillance dont le solide photométrique définissant la répartition lumineuse natu- relle à la source, est formé sensiblement par un tore engendré par un cer- cle tangent à son axe de révolution. Il est très difficile de modifier cette répartition lumineuse, et de tels tubes fluorescents ont été em- ployés pour l'éclairage public surtout en position horizontale ou légère- ment inclinée sur l'horizontale.
Des appareils ainsi réalisés qui ont au minimum la longueur des tubes, sont par suite très encombrants et peu esthétiques et leur cour- be photométrique est, par suite de la nature du solide photométrique de la source lumineuse et malgré les modifications résultants des verreries prismatiques ou des réflecteurs qu'ils comportent, beaucoup.trop divergen- te dans le sens de la rue. Une grande partie du flux lumineux tombe en dehors de la chaussée et peut être considérée comme perdue.
La présente invention a pour objet un appareil d'éclairage public à source lumineuse rectiligne disposée verticalement ce qui rend l'appareil plus esthétique et facilite le montage en réduisant le porte-à faux, muni de dispositifs optiques réduisant la divergence latérale et d'une façon générale utilisant rationnellement le flux lumineux en fonction du problème d'éclairement recherché.
Ces dispositifs optiques sont constitués essentiellement par des plaques réfractantes ou réfléchissantes verticales disposées sur deux côtés au moins de la source et assurant d'une part une répartition du flux lumineux dans le plan horizontal suivant deux directions préféren- tielles sensiblement opposées, et d'autre 'part, dans le plan vertical rabattant vers le bas le flux lumineux ainsi dirigé dans le plan horizon- 'tal, l'action de ces plaques pour le rabattement des rayons vers le.bas
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pouvant être complétée par des anneaux réfléchissants enfilés axialement sur le tube fluorescent.
Le dessin annexé montre schématiquement et à titre d'exemples quelques modes de réalisation de l'invention.
Les figs. 1 à 10 se réfèrent plus particulièrement à des réa- lisations utilisant des plaques réfractantes.
La fig. 1 est une coupe verticale d'un premier type d'appareil.
La fig. 2 montre la courbe photométrique produite par cet ap- pareil.
La fig. 3 montre le solide photométrique de la source lumineuse considérée.
La fig . 4 est une coupe verticale par IV-IV fig. l,
La fig. 5 montre en coupe verticale analogue un autre détail.
La fig. 6 est une vue en plan correspondante,
Les figs. 7 à la montrent en coupe horizontale des variantes de la fig. 1,
La fig. 11 est une vue en coupe horizontale d'un appareil tra- vaillant par réflexion.
Les figs. 12 et 13 montrent des variantes,
La fig. 14 est une coupe verticale à plus petite échelle par XIV-XIV (fig. 13),
La fig. 15 est une vue en élévation correspondante,
Les figs. 16 et 17 sont des vues analogues montrant une varian- te,
Les figs. 13 à 20 montrent à plus grande échelle un détail et deux variantes de la fig. 4..
L'appareil représenté fig, l équipé d'un tube fluorescent ver- tical 1, comporte essentiellement quatre plaques prismatiques planes 2, 2' 3 et 4., assemblées bord à bord en formant un parallélépipède rectangle.
Les plaques 2, 2' sont disposées perpendiculairement à l'axe de la rue, la plaque 3 est disposée du côté de la chaussée, c'est-à-dire de la zone à éclairer plus particulièrement, tandis que la plaque 4 est au contraire disposée du côté des maisons, c'est-à-dire du côté qui n'a pas besoin d' être éclairé.
La source lumineuse 1 est placée à l'intérieur du cadre ainsi défini, tangentiellement au plan de symétrie longitudinal X-X' et du côté de la plaque 4 c'est-à-dire du côté opposé à la zone à éclairer. Les deux plaques 2, 2' sont constituées sensiblement comme des lentilles cylindriques à échelon.
Elles auraient donc pour effet de concentrer en un faisceau sen- siblement parallèle à l'axe X-X', le flux émis par la source 1, si ce flux était disposé dans le plan X-X'. La source étant au contraire décalée par rapport à ce plan, le faisceau sortant des plaques sera divergent, la diver- gence de ce faisceau dans chaque plan horizontal étant égale à l'angle sous lequel on voit la source fluorescente à partir du centre optique de chacune des plaques.
Un rayon tel que 5 normal à la plaque 2, sortira donc sans dé- viation de même que le rayon 6 passant par le centre optique. Les autres rayons seront déviés du côté opposé à la source. On a ainsi représenté en 7 et 8, deux rayons correspondant aux deux points extrêmes de la source et rencontrant l'une des extrémités de la plaque 2, pour ressortir suivant 7' et 8'.
On observera que la partie de la plaque 2 située du côté de la
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plaque 3, c'est-à-dire du côté de la chaussée, sera munie de prismes moins inclinés que sur la partie correspondante symétrique par rapport au plan X-X' de façon à obtenir plus de continuité dans la répartition lumineuse.
La plaque 3 située du côté de la chaussée est destinée à ré- partir de part et d'autre vers l'axe de la rue les rayons qu'elle reçoit.
On a figuré en 9, 9', un rayon réfracté par cette plaque 3 dont les nervu- res et prismes sont calculés selon les lois ordinaires de l'optique de façon à obtenir une répartition sensiblement continue en évitant notam- ment les discontinuités dans les zones de jonction des plaques 2 et 3.
La plaque arrière 4 (côté maisons) est destinée à renvoyer du côté opposé (c'est-à-dire vers la rue), les rayons qu'elle reçoit. Elle porte à l'extérieur des prismes à réflexion totale 10 et pourrait être lisse intérieurement.
Néanmoins, elle sera munie de préférence., de pris- mes réfractants 10', dont les faces actives sont sensiblement perpendicu- laires à la direction du rayon émis par le tube de manière qu'il ne se produise aucune déviation et qu'un rayon incident Il revienne parallèle- ment à lui-même en 11'. pour éviter néanmoins que les rayons réfléchis reviennent ainsi sur le tube où ils seront partiellement absorbés, les prismes réfléchissants 10 ne seront pas normaux, c'est-à-dire 90 , mais au contraire plus ouverts, de manière qu'une certaine quantité de flux lumineux traverse le prisme et soit utilisé pour éclairer les façades des maisons.
Il y aura d'ailleurs de toute façon une perte, car la source lumineuse sera vue du prisme sous un angle tel que certains rayons arriveront sur les faces des prismes avec des angles supérieurs aux an- gles limités et traverseront de ce fait leur surface extérieure.
La courbe de répartition de la lumière sur un cône incliné de 70 par rapport à l'horizontale (orientation préférentielle pour un appareil d'éclairage des rues placé à la hauteur usuelle), sera alors sensiblement celle représentée fig. 2, c'est-à-dire nettement allongée dans le sens de la rue avec une faible quantité de lumière du côté des maisons, c'est-àd-ire en arrière de l'axe X-X'.
Il résulte de la nature du solide photométrique d'une source rectiligne, représenté fig. 3, que le maximum de l'émission aura lieu dans la direction Fl, F'l perpendiculaire aux tubes, c'est-à-dire suivant l'horizontale. Pour des appareils destinés à l'éclairage des rues, il en résulte un certain éblouissement pour les usagèrs et une perte appréciable du flux lumineux, Pour y remédier, on se propose de rabattre le solide photométrique 12 suivant 12', le maximum de l'émission ayant lieu alors dans des directions F2 et F'2, c'est-à-dire suivant un angle incliné d' environ 70 par rapport à l'horizontale.
A cet effet on prévoira sur la face intérieure des verreries et plus particulièrement des plaques 2-2' de l'appareil, des prismes parallèles 13 dont l'angle est déterminé en fonction du rabattement moyen désirée de manière qu'un rayon tel que 14 se trouve rabattu en 14'. Pour les plaques 2-2', la prévision de ces prismes intérieurs 13 ne soulève aucune difficulté pratique . Pour les plaques 3, déjà munies de prismes et nervures sur leur face intérieure9 on pourra obtenir le résultat cherché en exécutant la plaque suivant plusieurs éléments horizontaux séparés, constituant chacun dans le plan vertical, un prisme analogue au prisme 13.
Cette disposition n'est néanmoins pas possible lorsque pour des questions de démoulage, les éléments 3 sont moulés obligatoirement par centrifugation en un seul morceau, comme dans le cas de la fig. 9.
Cette disposition permet de récupérer vers le bas dans la direction optimum, les rayons émis naturellement suivant l'horizontale La disposition représentée figs. 5 et 6 est destinée à récupérer les rayons montants, tels que 15. Elle consiste à disposer axialement à la source 1, des éléments annulaires 16, plans ou légèrement inclinés en- dessous de l'horizontale portant des prismes à réflexion totale sur leur face extérieure.
Les rayons tels que 15 seront ainsi renvoyés vers le bas en 15'; par contre, les rayons descendants tels que. 17 venant des parties de la source disposée au-dessus de l'élément 16 pourront traverser cet
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élément en 17', les prismes à réflexion totale agissant simplement comme une cannulure provoquant une légère déviation du rayon,, le rayon 17 par exemple ressortant ainsi en 17' .
Les figs. 7 à 10 montrent des variantes de réalisation de l'ap- pareil représenté fig. 1.
L'appareil de la fig. 7 étant destiné à être placé dans l'axe de la chaussée et à produire par suite une répartition-lumineuse suivant son axe de symétrie, est combiné avec deux lampes fluorescentes verticales la et Il! disposées symétriquement, de part et d'autre du plan de symétrie X-X' de l'appareil.
Celui-ci? de section générale circulaire, est consti- tué de deux demi-éléments 13-18' agissant dans leur partie centrale de ma- nière analogue aux éléments 2, 2' de la fig. l, de manière à concentrer les rayons qu'ils reçoivent suivant deux faisceaux sensiblement parallèles orientés suivant X-X' les bords de ces éléments 18-18' agissent d'autre part à la manière des éléments 3 de la fig. l, de manière à ramener vers l'axe X-X' les rayons normalement émis suivant Y-Y', perpendiculairement à l'axe de la chaussée.
La fig. 6 montre une variante de la fig. 7 de forme générale elliptique,avec deux lampes la et 1b disposées disymétriquement de manière à assurer comme dans le cas de la fig. l, une répartition lumineuse dans deux directions préférentielles obliques par rapport à l'axe X-X'. On note- ra que la forme elliptique assure à elle seule une meilleure utilisation du flux lumineux que la forme circulaire, puisque les rayons incidents subissent déjà à l'entrée dans le verre une réfraction qui tend à les dévier dans le sens préférentiel, alors que dans la forme circulaire de la fig. 7 les rayons émis étant sensiblement normaux à la face intérieure de la verrerie pénétrent sans déviation. On peut y remédier en disposant des prismes intérieurs ver- ticaux conjugués avec les prismes extérieurs.
Toutefois, cette réalisation n'est matériellement possible que si la verrerie circulaire de la fig. 7 est réalisée en une seule pièce par centrifugation. Dans le cas d'une verre- rie en deux parties, les prismes intérieurs s'opposeraient au démoulage.
La fig. 9 montre une variante intermédiaire entre les réalisa- tions de la fig. 1 et de la fig. 8. Elle comporte deux verreries 20-20' dont les parties centrales sont planes et agissent donc exactement comme des ver- reries 2-2' de la fig. l, les extrémités de chacune des deux parties 20-20' étant conformées sensiblement comme les plaques 3 et 4 de la fig, l et agis- sant de façon analogue.
Dans la variante de la fig. 10, on a prévu deux plaques 21-21' agissant comme des plaques 2-2' de la fig. 1, mais inclinées l'une par rap- port à l'autre et formant un triangle avec une plaque 22 jouant exactement le même rôle que la plaque 4 de la fig. 4. On observera que cette disposi- tion en triangle permet pour un appareil disposé sur un côté de la rue, c' est-à-dire destiné à éclairer davantage dans le sens y que dans le sens Y', de prévoir deux sources lumineuses 1a et 1b disposées symétriquement par rapport au centre géométrique du triangle.
Les figs. 11 à 20 concernent un appareil dans lequel la l'épar- tition lumineuse ci-dessus définie est obtenue essentiellement par des sur- faces réfléchissantes. Dans la réalisation de la fig. 11, on a disposé de part et d'autre du tube fluorescent vertical 1, deux groupes de miroirs paraboliques verticaux 23, 23', 24, 24' dont la forme est calculée de ma- nière à diriger les rayons provenant de la source lumineuse dans les direc- tions 26 et 26'. Ces directions sont choisies de façon que le rayon lumi- neux d'un faisceau moyen tombant sur les miroirs aux points 27 et 28 soit, après réflexion, renvoyé parallèlement aux directiors 30 et 30'.
Par suite de la grande dimension du tube fluorescent 1 par rap- port aux miroirs, la divergence des faisceaux obtenus sera très importante.
On a donc choisi les directions 30 et 30' de façon que les rayons limites 31 des faisceaux moyens considérés soient réfléchis en 31' parallèlement à l'axe de la rue, c'est-à-dire perpendiculaire à l'axe de symétrie Y-Y' de l'appareil. Quand l'appareil sera destiné à être placé d'un seul côté de
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la rueet non pas dans l'axe de celle-ci, il pourra comporter en plus de la source lumineuse 1 une source lumineuse la (fig . 12); la deuxième source-- la disposée en avant de la première du côté de la rue sera alors combinée avec un seul groupe de miroirs 29-29', toute la partie du flux sortant librement servant à éclairer les parties de la chaussée placées devant l'appareil.
On pourra néanmoins disposer également en avant de cette source la, une pla- que prismatique, telle que la plaque 3 de la fig. 1 et travaillant dans les mêmes conditions.
Il est possible dans de nombreux cas d'employer des miroirs de fabrication plus simple que les miroirs paraboliques et l'on peut notamment obtenir des résultats satisfaisants en utilisant des miroirs plans orientés parallèlement à la cor de aux miroirs paraboliques 23 , 23' et 24, 24', ou la tangente -du -milieu des miroirs, c'est-à-dire en 32,32', 33,33'. Une telle réalisation est représentée fig.13, les miroirs plans considérés étant représentés en 34, 34', 35, 35'. Tout se passe dans ce cas comme si les flux sortant de l'appareil provenaient des images du tube la, l'a, 1b, 1'12, du tube 1 dans les miroirs 34, 34', 35, 35-
On notera cependant qu'avec les miroirs plans tels que la fig.
13, l'intensité sera un peu plus faible qu'avec des miroirs paraboliques, comme fig. 11. En effet, dans la fig.11 l'intensité dans la direction 30 , est proportionnelle au vecteur A B, c'est-à-dire à la projection des miroirs sur une perpendiculaire à la direction 26 . Dans le cas de la fig. 13 au contraire, l'intensité est proportionnelle à la longueur du vecteur A' B' joignant sur une perpendiculaire à 26, les extrémités des deux sources lu- mineuses virtuelles la et 1b. Une solution approchée consistera à remplacer les miroirs 34-34' ou 35-35' chacun par deux miroirs inclinés l'un par rap- port à l'autre.
Comme dans le cas des appareils utilisant des plaques réfrac- tantes, les miroirs verticaux, qui viennent d'être décrits, assurent le ma- ximum d'intensité lumineuse dans le plan horizontal. Il faut donc, comme dans la solution précédente, rabattre les rayons vers le bas. Ce résultat pourra être obtenu en enfermant l'ensemble de l'appareil entre deux plaques 36-36' perpendiculaires à l'axe de la chaussée et munies de préférence sur leur face intérieure de prismes 13 comme ceux représentés fig . 4. De tels prismes peuvent également être remplacés par les cannelures prismatiques é- chelonnées disposées sur les faces des miroirs.
Ces cannelures 37 (fig.14 et 15), peuvent être obtenues par emboutissage dans le cas de miroirs paraboliques,, ou plus simplement par la- minage dans le cas de miroirs plans. Un rayon tel que 38 sera alors rabattu vers le bas en 38',un rayon perpendiculaire aux faces inclinées 37 étant au contraire réfléchi sur lui-même comme indiqué en 39.
On notera que tes cannelures 37 peuvent être soit horizonta- les comme représenté figs.14 et 15, soit inclinées comme indiqué figs. 16 et 17, de manière à dévier vers le bas les rayons réfléchis, en assurant en même temps une déviation dans le plan horizontal.
Dans la pratique, ces prismes inclinés pourront être.réalisés en découpant des plaques portant des cannelures horizontales et en les as- semblant obliquement, comme représenté fig. 17.
On observera que l'utilisation de prismes sur les plaques de sortie 36-36' (figo Il), et à l'intérieur des plaques 2, 2' (fig. 1) entraî- ne une perte de lumière.
Comme on le voit fig. 18, un prisme tel que 40 situé du côté de la source lumineuse, reçoit en -un point tel que 41, un pinceau lumineux compris entre les directions 42 (verticale descendante) et 43 (tangente aux prismes). Si alors on considère un point tel que 44 sur la face de sortie, le rayon corr espondant à 42 entre dans le verre suivant la direction 45 où il fait avec la normale un angle supérieur à l'angle limite, il est donc réfléchi et ne peut de ce fait sortir de l'appareil. La direction corres- pondant à l'angle émis 46 donne naissance à un rayon sortant sensiblement vers la verticale descendante, c'est-à-dire en 47.
Le rayon incident cor-
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respondant à l'angle limite 42 est d'autre part le rayon 48 On voit que tous les rayons compris entre 42 et 48 (partie hachurée au dessin) ne sor- tent pas de l'appareil et seront perdus.
Les phénomènes sont analogues lorsque le prisme est placé vers l'extérieur comme représenté fig. 19. Les rayons incidents pénétrant dans le prisme 49 en 50, sont répartis sur 180 . Le rayon 51 faisant l'angle limite avec la face de sortie, correspondant au rayon incident 52, rencon- tre la face de sortie en 53 et sort en 54 tangent à cette face. Le dernier rayon sortant est le rayon tangent ascendant 56. On voit que tous les rayons incidents ne pouvant. sortir, seront ceux compris entre le rayon 48 et le rayon tangent descendu 57. La perte est donc plus considérable que dans le cas précédent.
Pour remédier à ce grave inconvénient, on utilisera en combi- naison avec les miroirs de la fig. 6, des verreries 36, portant deux groupes de prismes opposés 58 et 59 (fig. 20). Ces deux prismes opposés sont égaux et constituent des éléments de glace à face parallèle, dans ces conditions, tout le flux incident sera, sous réserve des pertes par absorption et par réflexion, transmis à travers les prismes ainsi constitués . Les rayons tels que 60 et 61 sortent suivant 63 et 62, on voit que l'effet de dévia- tion est supprimé mais l'éclairement au pied de l'appareil s'en trouve gran- dement amélioré.
On pourrait d'ailleurs maintenir partiellement l'effet de dé- viation désiré vers le bas en prévoyant une face intérieure plus inclinée que la face extérieure correspondante.
EMI6.1
±Dl±llZà±N6.
1. Appareil pour l'éclairage des rues, utilisant au moins une source lumineuse rectiligne telle qu'un tube fluorescent, caractérisé en ce que la source est disposée verticalement et est combinée avec des plaques réfractantes ou des miroirs également verticaux, modifiant la direction des rayons émis naturellement par la source, d'une part dans le plan horizontal pour les concentrer dans deux directions préférentielles sensiblement oppo- sées, d'autre part dans le plan vertical pour les rabattre vers le bas.