BE891622A - Dispositif de couplage de lumiere - Google Patents

Description

  "Dispositif de couplage de lumière" La présente invention concerne, d'une manière générale, des dispositifs de couplage de lumière et, plus particulièrement, un dispositif pour le couplage de la source lumineuse verticale d'un dispositif électroluminescent à faible niveau de sortie dans un guide de lumière.

  
Dans la technique de la téléphonie, on s'est généralement beaucoup intéressé à l'éclairage des cadrans téléphoniques et analogues au moyen de dispositifs électroluminescents d'état solide. Ces dispositifs ont été bien accueillis par divers

  
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et de leur très faible consommation de courant. Ces facteurs plaident largement en faveur de la diode ou du dispositif électroluminescent d'état solide, comparativement aux lampes électroluminescentes ou à incandescence qui ont une durée de

  
vie très courte et sont d'une mise en service coûteuse en raison de leur grande consommation de courant. De plus, une source

  
de courant extérieure est requise pour les lampes classiques, étant donné que les circuits téléphoniques ne peuvent fournir

  
la puissance d'excitation nécessaire.

  
En conséquence, dans l'application des cadrans lumineux, le dispositif électroluminescent d'état solide constitue une source lumineuse plus fiable et d'une plus longue durée de vie qui peut habituellement être alimentée directement par le circuit téléphonique. Afin d'utiliser un nombre relativement réduit de dispositifs électroluminescents d'état solide, on doit faire appel à un moyen efficace pour coupler la source lumineuse verticale engendrée par ces dispositifs dans un cadran horizontal. Etant donné que le niveau de sortie de la source lumineuse de

  
ces dispositifs est assez faible, le système de couplage doit être à même de coupler effectivement et efficacement la lumière émise dans un flux uniforme s'étalant sur plus de 360[deg.]. 

  
Un système de ce type est décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N[deg.] 3.774.021 au nom de B. H. Johnson.

  
Dans le système décrit dans ce brevet, un élément électroluminescent d'état solide est encapsulé dans un dôme d'une conception spécifique dont la géométrie intérieure est étudiée pour réfléchir intérieurement la sortie de l'élément électroluminescent dans un guide de lumière horizontal.

  
L'inconvénient particulier de ce système réside dans

  
le fait que l'élément électroluminescent et le dôme dans lequel il est encapsulé, constituent une unité d'une seule pièce, formant ainsi un dispositif électrolumiscent hors série dont l'acquisition et/ou la fabrication sont assez coûteuses.

  
Il serait plus avantageux d'utiliser des dispositifs électroluminescents peu coûteux disponibles dans le commerce et de prévoir, à l'intérieur du guide de lumière, le moyen permettant de coupler efficacement la source lumineuse verticale.

  
En conséquence, la présente invention a pour objet de fournir un moyen permettant de coupler la source lumineuse d'un dispositif électroluminescent à faible niveau de sortie dans un guide de lumière tel qu'un cadran téléphonique ou analogues.

  
Pour réaliser les objets de la présente invention, on prévoit un guide de lumière horizontal constitué d'une matière transparente appropriée et comportant une surface supérieure et une surface inférieure. Dans la surface inférieure de ce guide de lumière, est définie une cavité ayant la même configuration générale que le dispositif électroluminescent à utiliser. Dans le présent exemple, cette cavité a fondamentalement une forme cylindrique ayant des côtés verticaux équidistants d'un axe vertical et se terminant en un cône dont le sommet est aligné avec cet axe. Les surfaces de la cavité constituent une surface réfringente. Sur la surface supérieure du guide de lumière, les surfaces de la cavité définissent un cône renversé dont le sommet est aligné directement au-dessus du sommet de la cavité inférieure le long du mené axe vertical.

   La surface périmétrique du cône renversé constitue une surface intérieurement réfléchissante dans le guide de lumière.

  
Lorsqu'un dispositif électroluminescent est introduit dans la cavité inférieure, la lumière émanant de la source lumineuse est couplée dans le guide de lumière par réfraction. En d'autres termes, les rayons lumineux émanant de la source lumineuse passent d'un milieu optique de faible densité à un milieu optique de plus forte densité, c'est-à-dire de la cavité dans la matière du guide de lumière. Les rayons lumineux réfractés par les surfaces verticales du cylindre de la cavité inférieure sont suffisamment couplés dans le guide de lumière pour permettre leur réflexion interne dans la matière de ce dernier.

   En absence du cône prévu à la surface supérieure, les rayons lumineux réfractés par le cône de la cavité inférieure pourraient venir heurter la limite supérieure du guide de lumière sous un angle inférieur à l'angle critique, en s'échappant ainsi de ce guide de lumière. En conséquence, le cône supérieur définit une surface dans laquelle tous les rayons lumineux tombant sur cette dernière se rencontrent sous un angle supérieur à l'angle critique et sont ainsi couplés dans le guide de lumière. De

  
la sorte, grâce à l'effet combiné de la surface réfringente et de la surface réfléchissante de la cavité supérieure, on a la certitude que la presque totalité des rayons émanant du dispositif électroluminescent sont couplés intérieurement. Les rayons réfléchis lors de leur premier passage dans le guide de lumière seront couplés avec un haut degré de probabilité dans la zone où un éclairage est souhaité.

  
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée ci-après donnée en se référant aux dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est une vue en plan par le sommet du dispositif de couplage de lumière de la présente invention; la figure 2 est une vue en coupe de face prise suivant la ligne B-B de la figure 1 et illustrant le dispositif de couplage en combinaison avec un dispositif électroluminescent; et la figure 3 est un schéma illustrant, par une optique simple de rayons, le comportement de la lumière dans le dispositif de la présente invention.

  
On se référera à présent aux figures 1 et 2 des dessins annexés qui illustrent le dispositif de la présente invention. Comme on peut le constater aisément, ce dispositif est constitué d'un guide de lumière plan 10 comportant une surface supérieure 11 et une surface inférieure 12, ainsi qu'un prolongement cylindrique 13 s'étendant à partir de la surface 12 et comportant une surface inférieure 14. A l'intérieur de ce prolongement 13,

  
une zone de réception de diode électroluminescente est définie

  
par des parois latérales 16 qui sont disposées pour recevoir le corps de la diode électroluminescente 20. Un canal .15 est également ménagé pour recevoir les conducteurs 21 et 21' de la diode électroluminescente 20. Une cavité 17 est formée dans le prolongement 13 au-dessus du corps de la diode électroluminescente 20, cette cavité étant constituée d'un cylindre comportant des surfaces verticales 30 équidistantes de l'axe 50, ainsi que d'un

  
c8ne 16 dont le sommet est aligné avec cet axe 50. Les surfaces
30 et 16 définissent la cavité 17 dans laquelle est introduite

  
la lentille 21 de la diode électroluminescente 20.

  
Une seconde cavité de forme conique 18 est définie,

  
par des surfaces 35, dans la surface supérieure 11 du guide de lumière. Le sommet de cette cavité 18 est aligné le long de

  
l'axe 50 et situé directement au-dessus du sommet de la cavité inférieure. 

  
Dans cette forme de réalisation, chaque surface 16 rejoint l'axe 50 sous un angle de 60[deg.] et, de la même manière, chaque paroi latérale 35 rejoint cet axe SO sous un angle de 50[deg.]. Les deux sommets sont séparés l'un de l'autre d'une distance A de 0,381 mm.

  
A l'exception de la diode électroluminescente 20, les surfaces et les configurations décrites ci-dessus sont moulées d'une seule pièce en une matière optiquement transparente telle qu'une matière plastique à base de polycarbonate ou analogues.

  
En se référant à présent à la figure 3, on décrira ciaprès le fonctionnement du dispositif de couplage de lumière. Afin que ce dispositif assure un couplage efficace de la lumière dans le guide de lumière, il est nécessaire que tous les rayons de premier passage émanant du dispositif électroluminescent et tombant sur les surfaces 11 et 22 du guide de lumière rencontrent ces surfaces sous.un angle inférieur à l'angle critique.

  
Dans ce cas, les rayons lumineux émanant de la diode électroluminescente 20 pénètrent tout d'abord dans la cavité 17 et sont ensuite réfractés par les surfaces 30 et 16 de la cavité inférieure. Il est à noter que, lors de leur réfraction, les rayons lumineux pénétrant dans un milieu optique d'une plus forte densité optique seront déviés vers la perpendiculaire, c'est-àdire un axe horizontal. Dès lors, les rayons émanant de la diode électroluminescente 20 pénètrent tout d'abord dans la cavité 17, puis dans le guide de lumière aux surfaces 30 et 16 où ils sont réfractés et couplés intérieurement dans le guide de lumière. Les rayons qui pénètrent la surface 30 passent à tra-

  
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rieure 11 sous un angle supérieur à l'angle critique, si bien qu'ils sont réfléchis &#65533; l'intérieur du guide de lumière. La lumière réfractée par la surface 16 a plus de chance de s'échapper du guide de lumière, étant donné que la réfraction n'est pas suffisante pour que ces rayons rencontrent la surface 11 sous

  
un angle supérieur à l'angle critique. 

  
Afin de coupler efficacement les rayons réfractés par la surface 16, les surfaces 35 de la cavité 18 constituent une surface intérieurement réfléchissante qui, à l'exception du sommet, réfléchit les rayons quittant la surface 16.

  
Les rayons de premier passage tombent sur la surface 35 sous un angle supérieur à l'angle critique et ils sont ainsi réfléchis intérieurement dans le guide de lumière horizontal 10.

  
De la sorte, tous les rayons de premier passage émanant de la diode électroluminescente 20 viennent heurter la surface supérieure 11 du guide de lumière sous un angle supérieur 4 l'angle critique et ils sont ainsi couplés lors du premier passage. Les rayons réfléchis lors du premier passage dans un guide de lùmière seront couplés avec un haut degré de probabilité dans la zone où un éclairage est souhaité.

  
L'homme de métier comprendra que la lumière couplée dans le guide de lumière horizontal pourrait à présent être utilisée pour éclairer la plaque frontale de cadrans à boutonspoussoirs ou de cadrans rotatifs. Dans le cas de cadrans rotatifs, les zones entourant les surfaces sur lesquelles figurent des indications, peuvent être réalisées en matière plastique translucide qui capte la lumière émanant du guide de lumière

  
et disperse ensuite cette lumière pour éclairer efficacement

  
les chiffres formés sur la surface de ces zones. Lorsqu'il s'agit de cadrans à boutons-poussoirs, ceux-ci peuvent être réalisés en matière plastique translucide captant à nouveau la lumière émanant du guide pour éclairer les chiffres figurant habituellement sur la surface supérieure des boutons-poussoirs.

  
La présente invention a été décrite ci-dessus en se référant 5 une de ses formes de réalisation spécifiques, afin d'illustrer la façon dont elle peut être avantageusement mise en oeuvre, et l'homme de métier comprendra qu'elle n'est aucunement limitée cett&#65533; forme de réalisation. En conséquence, il est entendu que toutes les modifications, variantes et dispositions équivalentes pouvant venir à l'esprit de l'homme de métier rentrent dans le cadre de l'invention.

Claims (4)

REVENDICATIONS

1. Dispositif de couplage de lumière conçu pour coupler la lumière verticale émanant d'un dispositif électroluminescent dans un guide de lumière plan comportant des surfaces supérieure et inférieure, caractérisé en ce qu'il comprend:

un prolongement tronconique dont la base est réunie a une partie de la surface inférieure du guide de lumière, ce prolongement comprenant une cavité cylindrique comportant des parois latérales verticales, ainsi qu'une concavité conique s'étendanL <EMI ID=3.1>

drique étant conçue pour recevoir le dispositif électroluminescent, tandis que chacune des parois latérales réfracte intérieurement toute la lumière tombant sur celles-ci, couplant ainsi cette lumière dans le guide de lumière; et

une concavité conique supérieure s'étendant vers le bas à partir d'une partie de la surface supérieure du guide de lumière, en alignement direct avec la concavité conique du prolongement, cette concavité formant une surface intérieurement réfléchissante par rapport au dispositif électroluminescent, tandis que cette surface intérieurement réfléchissante a un angle au sommet calculé de telle sorte que, à l'exception de la lumière tombant essentiellement sur le sommet, toute la lumière réfractée par

la concavité du prolongement et tombant sur la surface rêfléchissante soit réfléchie intérieurement dans le guide de lumière.

2. Dispositif de couplage de lumière suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le guide de lumière et le prolongement constituent un élément d'une seule pièce moulé en

une matière plastique transparente.

3. Dispositif de couplage de lumière suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les surfaces supérieure et inférieure du guide de lumière constituent des surfaces intérieurement réfléchissantes, tandis que la lumière tombant sur ces surfaces est pratiquement véhiculée entièrement dans les parties principales de ce guide de lumière.

4.- Dispositif de couplage de lumière, substantiellement tel que décrit précédemment et illustré aux dessins annexés.