PL194512B1 - Sposób sterowania rozprowadzaniem światła - Google Patents

Abstract

1. Sposób sterowania rozprowadzaniem swiatla do rozprowadzania swiatla ze zródla swiatla za pomoca ciala przezroczystego, które wykonuje dzialanie wybrane z grupy, zawiera- jacej rozproszenie, zalamanie, rozdzielenie, oraz polaczenie rozproszenia i zalamania, przy czym to cialo przezroczyste ma pierwsza po- wierzchnie i druga powierzchnie, zas swiatlo ze zródla swiatla pada na pierwsza powierzchnie ciala przezroczystego i wychodzi z drugiej po- wierzchni ciala przezroczystego, znamienny tym, ze umieszcza sie cialo przezroczyste (5, 8) w postaci plaskiej plyty, folii lub tkaniny, poziomo, powyzej dwóch, oddalonych od siebie budynków (2, 6). PL PL PL PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób sterowania rozprowadzaniem światła.

Dziedziną wynalazku jest technologia wprowadzania światła słonecznego do budynku albo zacienionego obszaru pomiędzy budynkami, i technologia światła dziennego dla światła słonecznego albo światła sztucznego w cieplarni, rolnictwie, stawie hodowlanym albo podobnych, i w pomieszczeniach zamkniętych.

Konwencjonalne wprowadzanie światła słonecznego do budynku albo zacienionego obszaru między budynkami jest drogie, polega ono na podążaniu za słońcem i wprowadzaniu światła słonecznego za pomocą ciała odbijającego. W cieplarni, światło dzienne do każdej półki hodowlanej było doprowadzone za pomocą rozpraszającego światło materiału o małej transmitancji, który rozprasza światło we wszystkich kierunkach. W stawach rolnych, naturalne światło słoneczne było stosowane w postaci bezpośredniej, a w stawach hodowlanych, możliwość hodowli produktów pobierających światło słoneczne była uśredniana przez mieszanie. Doprowadzenie światła dziennego do każdego pomieszczenia wewnętrznego zależy od rozprowadzania światła przez padanie światła słonecznego i oświetlenie.

Sposób wprowadzania światła słonecznego do budynku albo zacienionego obszar między budynkami przez podążanie za słońcem i wprowadzanie światła słonecznego za pomocą ciała odbijającego jest niezwykle drogi i jest nierealne uzyskanie wystarczającej ilości światła przy wykorzystaniu tego sposobu. Ponadto, ponieważ rozprowadzanie światła które rozprasza światło we wszystkich kierunkach w cieplarni traci dużą ilość dostępnego światła i powoduje brak wystarczającej ilości światła, takie elementy nie są zwykle używane dla zwiększenia sprawności wykorzystania przestrzeni w cieplarni. Skutkiem tego wiele cieplarni ma jeszcze małą sprawność wykorzystania przestrzeni.

Chociaż mieszanie w stawie hodowlanym daje efekt zwiększenia sprawności wykorzystania energii świetlnej, pozostają problemy dużej ilości światła, które padając pod dużym kątem padania w stosunku do powierzchni wody jest tracone na skutek odbicia, zaś napromieniowanie produktu hodowlanego światłem jest ograniczone do przestrzeni przy powierzchni wody. Wykorzystywanie dużej ilości aparatury oświetleniowej, takiej jak stołowe stanowisko świetlne, dla uzyskania światła dziennego w każdej części pomieszczenia wewnętrznego powoduje że nie są powszechnie stosowane w pomieszczeniach zamkniętych inne dostępne oświetlenia, o niskim poziomie.

Sposób sterowania rozprowadzaniem światła do rozprowadzania światła ze źródła światła za pomocą ciała przezroczystego, które wykonuje działanie wybrane z grupy, zawierającej rozproszenie, załamanie, rozdzielenie, oraz połączenie rozproszenia i załamania, przy czym to ciało przezroczyste ma pierwszą powierzchnię i drugą powierzchnię, zaś światło ze źródła światła pada na pierwszą powierzchnię ciała przezroczystego i wychodzi z drugiej powierzchni ciała przezroczystego, według wynalazku charakteryzuje się tym, że umieszcza się ciało przezroczyste w postaci płaskiej płyty, folii lub tkaniny, poziomo, powyżej dwóch, oddalonych od siebie budynków.

Korzystnie umieszcza się ciało przezroczyste mające na co najmniej jednej powierzchni liczne występy usytuowane równolegle do siebie.

Korzystnie umieszcza się ciało przezroczyste mające występy, które w przekroju poprzecznym są piłokształtne o zaokrąglonych wierzchołkach, lub mają kształt łuku, kształt kątowy, kształt trójkąta albo kształt fali.

Korzystnie umieszcza się ciało przezroczyste składające się z wielu wiązek, albo zespołów pojedynczych włókien albo ciał w kształcie pręta albo utworzone z tkaniny, która zawiera wiele utkanych pojedynczych włókien albo ciał w kształcie pręta.

Korzystnie pomiędzy dwoma budynkami umieszcza się dodatkowe ciało przezroczyste w postaci płaskiej płyty, folii, lub tkaniny, mające pierwszą powierzchnię i drugą powierzchnię, przy czym światło ze źródła światła pada na pierwszą powierzchnię dodatkowego ciała przezroczystego i wychodzi z drugiej powierzchni ciała przezroczystego.

Sposób według wynalazku umożliwia rozprowadzanie światła o doskonałej równomierności i mniejszych stratach.

Jednorodność rozprowadzania światła może być zwiększona, a jednocześnie udział promieni, które są ewentualnie nie wykorzystane może być bardziej zminimalizowany przez powtarzanie sterowania rozprowadzaniem światła.

Sposób, według wynalazku jest sposobem wprowadzenia światła dziennego w przestrzeń podzieloną wnętrzowym albo wewnętrznym materiałem rozdzielającym, tak pogarszającym widoczność, że kształt osoby albo przedmiotu nie może być zidentyfikowany przez materiał rozdzielający, przez

PL 194 512 B1 użycie ciała przezroczystego, które dokonuje rozproszenia albo łącznie rozproszenia i załamanie światła padającego na jedną powierzchnię, w postaci płaskiej płyty, w postaci folii albo w postaci tkaniny, dla emitowania światła z drugiej powierzchni, gdzie materiał rozdzielający realizuje rozproszenie albo łącznie rozproszenie i załamanie światła padającego na jedną powierzchnię, dla jego przesyłania w określonym kierunku.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, którego fig. 1 przedstawia stany padania światła słonecznego na dwa budynki i cienie, (A) i (B) pokazują konwencjonalne stany, a (C) do (E) pokazują stany w przypadku gdy jest zastosowany sposób według wynalazku, fig. 2 przedstawia różne rodzaje ciał przezroczystych stosowanych w wynalazku, (A) i (C) przedstawiają odpowiednio widok perspektywiczny i widok przekroju, (B) i (D) przedstawiają widoki perspektywiczne; fig. 3 przedstawia widoki przekrojów ilustrujących różne rodzaje ciał przezroczystych zastosowanych w wynalazku; fig. 4 przedstawia widok z góry ilustrujący przykład ciała przezroczystego zastosowanego w wynalazku; fig. 5 przedstawia charakterystyki rozproszenia ciała przezroczystego; fig. 6 przedstawia stany padania światła słonecznego na dwa budynki i cienie, w przypadku gdy jest zastosowany drugi przykład wykonania wynalazku; fig. 7 przedstawia ciało przezroczyste zastosowane w wynalazku, (A) przedstawia jego charakterystyki rozproszenia, (B) i (C) przedstawiają widoki jego przekroju; fig. 8 przedstawia stany padania światła słonecznego na dwa budynki i cienie, w przypadku gdy jest zastosowany trzeci przykład wykonania wynalazku; fig. 9 przedstawia stany padania światła słonecznego na dwa budynki i cienie, w przypadku gdy jest zastosowany czwarty przykład wykonania wynalazku; fig. 10 przedstawia stany padania światła w pokoju w przypadku gdy jest zastosowany piąty przykład wykonania wynalazku; fig. 11 przedstawia widok perspektywiczny ilustrujący model budynku zastosowany jako przykładowe wykonanie wynalazku.

Figura 1 pokazuje urządzenie sterujące rozprowadzaniem światła według pierwszego przykładu wykonania wynalazku. Jak pokazano na figurze, trzypiętrowe budynki 2 są zbudowane obok siebie. W tym przypadku, jak pokazano na fig. 1 (A), gdy promienie słoneczne 1 padają z kierunku górnej lewej strony, zacieniona część 3 budynku i zacienione części 4 znajdujące się w pomieszczeniach zamkniętych tworzą się ze względu na strukturę budynku. Podobnie, jak pokazano na fig. 1 (B), gdy promienie słoneczne 1 padają prostopadle z góry, zacienione części 4 tworzą się w pomieszczeniach zamkniętych.

Dlatego, jak pokazano na fig. 1 (C), ciało przezroczyste 5 jest umieszczone powyżej dwóch budynków 2. W tym przypadku, jak pokazano na fig. 2 (A) do (D) i fig. 3 (A) do (I), ciało przezroczyste w postaci płaskiej płyty albo w postaci folii, na którym ułożone są liczne występy mające przekrój w kształcie łuku, w kształcie kąta, albo w kształcie fali może być użyte jako ciało przezroczyste 5. Ponadto, jak pokazano na fig. 4, może być użyte ciało przezroczyste stanowiące tkaninę zawierającą wiele pojedynczych włókien albo w kształcie kraty. Te ciała przezroczyste 5 mają charakterystyki rozproszenia, na przykład, pokazane na fig. 5 (A) i (B).

Ciało przezroczyste 5 jest umieszczone przy takiej orientacji, przy której występy na jego powierzchni są zasadniczo równoległe do przeciwnych powierzchni dwóch budynków 2. Jak pokazano na fig. 1 (C) i (D), promienie słoneczne 1 są rozpraszane przez ciało przezroczyste 5, i rozproszone światło osiąga obszar albo część która konwencjonalnie była zacieniona. Pokazano, że zacienione obszary oznaczone przez zakreskowanie części na fig. 1 (C) i (D) są znacznie zmniejszone w porównaniu z zacienionymi obszarami na fig. 1 (A) i (B), na których nie jest użyte ciało przezroczyste 5. Jak pokazano na fig. 1 (E), ciało przezroczyste 5 może być umieszczone na poziomie najwyższych boków dwóch budynków 2.

Drugi przykład wykonania wynalazku uwidoczniono na fig. 6 i fig. 7. Jak pokazano na fig. 6 (A), jeżeli ciało przezroczyste 5 jest nie tylko umieszczone powyżej dwóch budynków 6 ale także ciało przezroczyste 7 jest umieszczone między dwoma budynkami 6, liczba promieni wnikających do wnętrza budynków 6 zwiększa się, i udział promieni, które są ewentualnie nie wykorzystane może być mniejszy, a jednocześnie, jednorodność rozprowadzenia światła może być zwiększona.

W przypadku gdy ciało przezroczyste 7 ma występy w kształcie pryzmatów jak pokazano na Fig. 7 (B) albo (C) i ma charakterystyki rozproszenia jak pokazano na fig. 7 (A), również jeżeli ciało przezroczyste 7 jest położone poziomo między dwoma budynkami 6 jak pokazano na fig. 6 (B), wiele promieni padających na ciało przezroczyste 7 pada także do wnętrza obydwu budynków 2.

Figura 8 przedstawia trzeci przykład wykonania wynalazku. Jak pokazano na fig. 8 (A), wiele promieni może być skierowanych do części między budynkami 2 przez spowodowanie, aby promienie słoneczne 1 świecące na dachy obu budynków 2 padały na ciała przezroczyste 8 umieszczone powy4

PL 194 512 B1 żej budynków 2, a następnie przez umieszczenie ciała przezroczystego 9 między tymi dwoma budynkami 2 na tym samym poziomie co dachy budynków 2. Promienie mogą być skierowane w dół, przy jednoczesnym wykonaniu rozproszenia, załamania albo rozdzielenia, albo łącznie rozproszenia i załamania promieni przez ciało przezroczyste 9. Według tego sposobu, staje się możliwe skierowanie więcej promieni do części między dwoma budynkami 2 w porównaniu ze sposobem w którym jest użyte pojedyncze ciało przezroczyste 5, jak pokazano na fig. 1 (C), (D) i (E).

Ponadto, jak pokazano na fig. 8 (B) i (C), jeżeli ciało przezroczyste 10 jest umieszczone poniżej ciała przezroczystego 9 i między dwoma budynkami 2, znacznie więcej promieni może być wprowadzone do budynków 2.

W zakresie hodowli roślin w cieplarni, budynki 2 w opisie każdego wyżej wymienionego przykładu wykonania mogą być traktowane jako półki hodowlane albo wysokie rośliny, a stopień wykorzystania światła słonecznego i stopień wykorzystania przestrzeni w cieplarni może być znacznie poprawiony.

W zakresie zastosowania w rolnictwie, albo w stawach dla hodowli alg albo bakterii dla fotosyntezy, przez pokrycie powierzchni wody ciałem przezroczystym, odbicia na powierzchni wody światła, które pada pod dużym kątem padania w stosunku do powierzchni wody może być zmniejszone, i staje się możliwe wprowadzenie dużej ilości światła do wody. W tym przypadku, kierunek występów ciał przezroczystych jest korzystnie ustawiany dla położenia w którym największa ilość światła słonecznego może być wprowadzona do wody, stosownie do miejsca gdzie jest użyte ciało przezroczyste.

Ponadto, umieszczając ciało przezroczyste powyżej powierzchni wody, promienie mogą być zbierane w określonym obszarze, a duże ilości światła mogą być dostarczane do produktów uprawianych albo produktów hodowanych pod powierzchnią wody. W tym przypadku, jeżeli powierzchnia wody w określonym obszarze jest pokryta ciałem przezroczystym, udział światła dziennego w wodzie może być zwiększony. Ponadto, stopień wykorzystania światła słonecznego może być zwiększony przez użycie ciała przezroczystego pod powierzchnią wody albo przez umieszczenie ciał odbijających.

Figura 9 przedstawia czwarty przykład wykonania wynalazku. Jak pokazano na fig. 9 (A) i (B), jeżeli ciało przezroczyste 12 jest umieszczone w sąsiedztwie panelu komórek słonecznych 11, a promienie słoneczne 1 padające na obwód panelu komórek słonecznych 11 są zbierane na panelu komórek słonecznych 11 przez rozproszenie, załamanie albo rozdzielanie, albo łącznie rozproszenie i załamanie przez ciało przezroczyste 12, moc wytwarzana przez komórki słoneczne może być zwiększona.

W ten sam sposób jak na fig. 9 (A) i (B), przez zbieranie światła słonecznego i światła sztucznego w otoczeniu, większe ilości światła mogą być wprowadzone do określonego obszaru wewnętrznego.

Piąty przykład wykonania przedstawiono na fig. 10. Konwencjonalnie, ponieważ ścianki działowe stosowane w pomieszczeniach zamkniętych stanowią ciała nieprzezroczyste, światło z zewnątrz jest blokowane przez ścianki działowe a więc, osprzęt oświetleniowy jest często wymagany dla dostarczenia dodatkowego światła w przestrzeni podzielonej przez ścianki działowe, ale jak pokazano na fig. 10, przez użycie ciała przezroczystego 5 takiego jak pokazano na fig. 2 (A) do (D), fig. 3 (A) do (I), i fig. 4 jako materiał ścianki działowej, staje się możliwe wprowadzenie światła do przestrzeni wewnątrz ścianek działowych również jeżeli osprzęt oświetleniowy nie jest użyty.

Specjalny przykład:

Przeprowadzono doświadczenie wykorzystując światłowody z polimeru o średnicy 0.25 mm jak pokazano na fig. 2 (D), i zastosowano trzy rodzaje ciał przezroczystych, to jest pierwsze ciało przezroczyste umieszczone na przezroczystej płycie z żywicy akrylowej o grubości 2 mm z dwustronnie naklejoną folią, drugie ciało przezroczyste składające się z przezroczystego arkusza o grubości w przybliżeniu 0.16 mm z licznymi występami mającymi przekrój kątowy produkowanymi przez Dai Nippon Printing Co., Ltd. ułożonymi na jednej powierzchni i trzecie ciało przezroczyste o grubości w przybliżeniu 0.5 mm z licznymi występami mającymi przekrój trójkątny produkowanymi przez Mitsubishi Rayon Co., Ltd. ułożonymi na jednej powierzchni.

Dwa modele budynku mające kształt jak pokazano na fig. 11 były wykonane z materiału balsa o grubości 3 mm i ciała przezroczyste były umieszczone w modelach i przez napromieniowanie światłem słonecznym budynków, działanie ciał przezroczystych było potwierdzane wzrokowo. W wyniku doświadczenia, charakterystyki pokazane na fig. 1 (C), (D) i (E) i fig. 6 (A) były wyraźnie obserwowane dla pierwszego ciała przezroczystego i drugiego ciała przezroczystego. Ponadto, charakterystyki pokazane na fig.6 (B) były wyraźnie obserwowane dla trzeciego ciała przezroczystego.

Dla każdego ciała przezroczystego, zostało potwierdzone, przez napromieniowanie czerwonymi wiązkami dostępnego w handlu laserowego wskaźnika strumieniowego, że pierwsze i drugie ciało

PL 194 512 B1 przezroczyste ma charakterystyki pokazane na fig. 9 (A) a trzecie ciało przezroczyste ma charakterystyki pokazane na fig. 7 (A).

Jak opisano powyżej, według wynalazku, staje się możliwe wprowadzenie wystarczającej ilości światła do obszaru albo części, która jest zacieniona, albo ma niewystarczającą ilość światła z racji swojej struktury albo innych przedmiotów.

Claims (5)

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób sterowania rozprowadzaniem światła do rozprowadzania światła ze źródła światła za pomocą ciała przezroczystego, które wykonuje działanie wybrane z grupy, zawierającej rozproszenie, załamanie, rozdzielenie, oraz połączenie rozproszenia i załamania, przy czym to ciało przezroczyste ma pierwszą powierzchnię i drugą powierzchnię, zaś światło ze źródła światła pada na pierwszą powierzchnię ciała przezroczystego i wychodzi z drugiej powierzchni ciała przezroczystego, znamienny tym, że umieszcza się ciało przezroczyste (5, 8) w postaci płaskiej płyty, folii lub tkaniny, poziomo, powyżej dwóch, oddalonych od siebie budynków (2, 6).

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że umieszcza się ciało przezroczyste (5, 8) mające na co najmniej jednej powierzchni liczne występy usytuowane równolegle do siebie.

3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że umieszcza się ciało przezroczyste (5, 8) mające występy, które w przekroju poprzecznym są piłokształtne o zaokrąglonych wierzchołkach, lub mają kształt łuku, kształt kątowy, kształt trójkąta albo kształt fali.

4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że umieszcza się ciało przezroczyste (5, 8) składające się z wielu wiązek, albo zespołów pojedynczych włókien albo ciał w kształcie pręta albo utworzone z tkaniny, która zawiera wiele utkanych pojedynczych włókien albo ciał w kształcie pręta.

5. Sposób według zastrz. 1 albo 2 albo 3 albo 4, znamienny tym, że pomiędzy dwoma budynkami (2, 6) umieszcza się dodatkowe ciało przezroczyste (7, 9, 10) w postaci płaskiej płyty, folii, lub tkaniny, mające pierwszą powierzchnię i drugą powierzchnię, przy czym światło ze źródła światła pada na pierwszą powierzchnię dodatkowego ciała przezroczystego (7, 9, 10) i wychodzi z drugiej powierzchni ciała przezroczystego (7, 9, 10).