СТРОИТЕЛЬНЫЙ БЛОК С ПОДСВЕТКОЙ Российский патент 2011 года по МПК E04C1/42 

Изобретение относится к области производства строительных материалов и может быть использовано для изготовления конструкций изделий типа строительного блока, применяемого в виде тротуарной плитки и/или камней мощения и/или брусчатки, и/или многогранной или пространственно-сложной формы окатыша.

Известна конструкция строительного блока в форме кирпича, корпус которого образован матрицей на основе прозрачной кремниевой смолы. В матрицу блока введен люминофор с возможностью образования в объеме тела корпуса пузырьков воздуха 0.5-2.0 мм для рассеивания светового потока [1].

Достоинство конструкции заключается в испускании света ночью кирпичным блоком путем люминесценции, уложенным в тротуарную плитку или брусчатку, над проложенной поверхностью.

Недостаток заключается в том, что в ограничении времени проявления люминесценции, которое пропорционально времени накопления света в люминофоре. Кроме того матрица люминесцирующего блока обладает низкими оптическими свойствами в отношении коэффициента светопропускания и светоизлучения.

Ближайшим техническим решением, принятым за прототип, является конструкция строительного блока для подсветки тротуаров, бассейнов, брусчатки и/или садовых дорожек, корпус которого образован матрицей на основе светопрозрачного ударопрочного, теплостойкого и влагоустойчивого материала, внутри которого размещен светодиодный кластер [2].

Достоинство известной конструкции строительного блока проявляется в том, она реализует новые технологии в строительстве - камни светящиеся в темноте. Для производства камня используют многоразовую форму из пластика для изготовления, например, тротуарной плитки.

Однако известная технология и конструкция светящегося камня несмотря на кажущуюся простоту изготовления не в полной мере решает задачу оптимизации оптических свойств матрицы корпуса светящегося строительного блока в отношении требуемого коэффициента светопропускания и светоизлучения в связи с дефектами гомогенизации материала матрицы и формы.

В основу изобретения поставлена техническая задача повышения служебных и функциональных свойств строительного блока в виде его материализации как светящегося камня путем улучшения оптических свойств матрицы корпуса строительного блока.

Поставленная задача решена тем, что в сстроительном блоке с подсветкой, корпус которого образован матрицей на основе светопрозрачного ударопрочного, теплостойкого и влагоустойчивого материала, внутри которого размещен светодиодный кластер, согласно изобретению, светопрозрачная матрица корпуса выполнена объемно матовой или, по меньшей мере, одна наружная сторона корпуса матирована, при этом внутренний объем корпуса выполнен в форме оптической призмы, ограниченной отражающими и/или преломляющими плоскостями, а светодиодный кластер выполнен в виде, по меньшей мере, одной светодиодной матрицы, по меньшей мере, с одним светодиодом.

В строительном блоке наружная лицевая сторона корпуса имеет форму усеченной пирамиды.

В строительном блоке наружная лицевая сторона корпуса выполнена в форме оптического плоского светоделительного зеркала, с одной отражающей или светопреломляющей поверхностью.

В строительном блоке наружная сторона корпуса имеет форму сферообразную или многоугольную, или овалообразную или цилиндрическую.

В строительном блоке в объем матрицы или в материал наружной лицевой стороны введен аэросил и/или тригидрат алюминия и/или мраморная крошка и/или стеклянная крошка на глубину 1 мкм - 1 см.

В строительном блоке при использовании в ограждении и/или его опоре, по меньшей мере, в один из элементов ограждения и/или в один из элементов его опоры встроен светодиодный кластер.

В строительном блоке блок-схема светодиодного кластера выполнена в виде трех параллельно подключенных линейных стабилизаторов тока, каждый из которых включен последовательно с соответствующей светодиодной матрицей на основе двух светодиодов, при этом на входе светодиодного кластера смонтирована схема защиты от изменения полярности подключения.

В строительном блоке печатная плата светодиодного кластера в плане имеет двустороннюю гребенчатую форму или имеет форму в плане четырехлучевой диагональной звезды.

Технический результат нового конструктива проявляется в сочетании улучшения оптического светопропускания материалом матрицы корпуса с заданным законом светоизлучения светодиодного кластера.

Для лучшего понимания объект поясняется чертежами:

фиг.1, 2 - общий вид конструкции строительного блока с подсветкой;

фиг.3-8 - формообразующий конструктив строительного блока с подсветкой;

фиг.9, 10 - общий вид конструкции строительного блока с подсветкой для применения дизайна ограждений;

фиг.11, 12, 13 - общий вид конструкции строительного блока с подсветкой с оптимизацией исполнения электрической блок-схемы светодиодного кластера:

фиг.14 - фрагмент фотоконструктива строительного блока с подсветкой для мощения пешеходной дорожки частного дома;

фиг.15 - фрагмент конструктива строительного блока с подсветкой, когда внутренний объем корпуса выполнен в форме оптической призмы, ограниченной отражающими и/или преломляющими плоскостями;

фиг.16 - фрагмент конструктива строительного блока с подсветкой, когда внутренний объем корпуса выполнен в виде разновидности оптической призмы, в котором наружная лицевая сторона корпуса выполнена в форме оптического плоского светоделительного зеркала.

Строительный блок с подсветкой по фиг.1 может быть использован для тротуаров, бассейнов и/или камней мощения и/или ограждений и/или брусчатки и/или разделительных полос шоссейной дороги и/или взлетно-посадочной полосы и/или садовых дорожек. Корпус 1 блока по фиг.1, 2 образован матрицей на основе светопрозрачного ударопрочного, теплостойкого и влагоустойчивого материала. Внутри корпуса 1 размещен светодиодный кластер 2. Для улучшения оптических свойств светопрозрачная матрица корпуса 1 матирована и может быть выполнена объемно-матовой с заданным законом светоизлучения или, по меньшей мере, одна наружная сторона 3, 4 корпуса 1 выполнена матовой. Для улучшения светопреломления и светопропускания в блоке по фиг.2 наружная сторона 5 корпуса 1 имеет форму усеченной пирамиды. Упомянутая форма лицевой наружной стороны 5 кроме того улучшает эстетическо-художественное восприятие блока и повышает его служебные свойства при использовании в дорожно-тротуарных одеждах.

Корпус 1 блока в плане имеет форму по фиг.3 сферообразную или по фиг.4, 5, 7 многоугольную или по фиг.6 овалообразную - валунообразную или по фиг.8 цилиндрическую.

Упомянутые формы корпуса 1 расширяют технологические возможности использования строительного блока с подсветкой. Например, по фиг.3 сферообразная, по фиг.6 овалообразная - валунообразная формы в плане могут быть применены не только для камней мощения, но и для внутренней отделки ванных комнат или бассейнов.

Формы строительного блока по фиг.4, 5, 7 - многоугольная в плане используется преимущественно для тортуарно-садовых и дорожных одежд или в качестве облицовочной плитки для наружных и/или фасадных стен зданий и сооружений.

Строительные блоки с подсветкой по фиг.8 могут быть применены как для опор ограждений, так и для всевозможных промежуточных блочных элементов строительных конструкций.

Для объемного матирования или проработки матовой поверхности в строительном блоке по фиг.1-8 в материал наружной лицевой стороны 3, 4 могут быть введены в зависимости от требований к оптическим и/или механическим свойствам аэросил и/или тригидрат алюминия и/или мраморная крошка и/или стеклянная крошка на глубину 1 мкм - 1 см. Глубина 1 мкм - 1 см матирования поверхностного наружной лицевой стороны выявлена экспериментально для придания оптимальных оптических свойств объему или поверхности наружной лицевой стороны блока в зависимости от материала матрицы и мощности светодиодов. Аэросил представляет мелкодисперсный аморфный диоксид кремния SiO₂. Аэросил в одном из применений используют по ТУ - 2168-001-14344269-03. Россия, фирма КОВЕЛОС - 73. Тригидрат алюминия Аl(ОН)₃ - светопрозрачный порошкообразный пигмент для полиэфирных смол.

Для объемного матирования строительного блока с подсветкой или проработки матовой поверхности в блоке по фиг.1-8 в материал матрицы объемно или в наружную лицевую сторону 3, 4 возможно введение мраморной крошки и/или стеклянной крошки на глубину 1 мкм - 1 см. Введение мраморной крошки, например, в виде микрокальцита и/или стеклянной крошки не только придает оригинальность оптическим свойствам материалу матрицы блока. В зависимости от объемного процентного соотношения мраморной крошки и/или стеклянной крошки в материал матрицы значительно повышается конструктивная прочность блока строительного путем его дискретного армирования скелетообразующим материалом в виде мраморной крошки и/или стеклянной крошки. При этом повышению конструктивной прочности строительного блока способствует увеличение коэффициента поверхностного натяжения в поверхностных слоях лицевых сторон блока.

Оригинальный дизайн ландшафту придает применение строительного блока с подсветкой по фиг.9, 10 в различном исполнении ограждения 6, 7 блочной конструкций - фиг.9 или комбинированной - фиг.10 и/или в их опоре 8, 9. В ограждении 6, по меньшей мере, в один из блочных элементов 10 ограждения 6 и/или в один из элементов 11 его опоры 8 встроены светодиодные кластеры 12, 13. В ограждении 7, по меньшей мере, в один из блочных элементов 14 ограждения 7 и/или в один из элементов 15 его опоры 9 встроены светодиодные кластеры 16, 17.

Целесообразным для придания оригинальности ландшафту может быть использование строительных блоков с подсветкой: для изготовления оголовок 18, 19; для изготовления опор 6, 7 ограждений с применением светодиодных кластеров 20, 21.

Технологично в зависимости от требований заказчика к коэффициенту свето-пропускания, рассеяния или отражения света в строительном блоке с подсветкой в качестве светопрозрачного ударопрочного, теплостойкого и влагоустойчивого материала применен полимер, например, на основе класса полиэфирных смол или, например, смолы стандартной УП фирмы Polylite 32032-00 - ортофталиевый полиэфир с низкой вязкостью и реактивностью, модифицированной акрилом [3]. Могут быть также применены в качестве материала матрицы для строительных блоков с подсветкой полиуретан или ударопрочное стекло в зависимости от использования, например, для облицовочных плит, бассейнов, всевозможных поделок.

В строительном блоке с подсветкой по фиг.11, 12, 13 электрическая блок-схема может быть выполнена как на основе, по меньшей мере, одного светодиодного кластера на основе одной светодиодной матрицы с одним светодиодом, так и, например, на основе светодиодного кластера, выполненного в виде трех параллельно подключенных линейных стабилизаторов тока 22, 23, 24, каждый из которых включен последовательно с соответствующей светодиодной матрицей на основе, соответственно светодиодных матричных пар 25, 26, 27. На входе светодиодного кластера может быть смонтирована схема 28 защиты от изменения полярности подключения светдиодов 25, 26, 27. Светодиодный кластер фиг.11, 12, 13 может быть выполнен в виде, по меньшей мере, одной светодиодной матрицы, по меньшей мере, с одним светодиодом 25, 26, 27.

Используемые, например, в блоке с подсветкой по фиг.12 светодиодные матрицы 29, 30, 31 в зависимости от технических требований к блокам с подсветкой электрически могут быть соединены друг с другом по схеме навесного монтажа 32 или по схеме печати на общем диэлектрическом основании 34. Каждая светодиодная матрицы 29, 30, 31 может содержать соответственно по паре светодиодов 32. Сетодиодный кластер может электрически запитываться от общего входа 35.

В зависимости от экономики технологии изготовления или оптико-технических требования заказчика в одном из вариантов по фиг.13, в зависимости от габаритов и требований к светоизлучению в блоке 1 с подсветкой печатная плата светодиодного кластера в плане имеет двустороннюю гребенчатую форму по фиг.12 или по фиг.13 имеет форму в плане четырехлучевой диагональной звезды для оптимального объединения между собой заданного количества, например, шести или пяти светодиодных матриц 29, 30, 31, 36, 37, 38, 39, 40.

На фрагменте фото по фиг.14 показан пример материализации конструктива строительного блока 1 с подсветкой для мощения пешеходной дорожки частного дома.

По фиг.15, 16 для улучшения оптического светопропускания и равномерного светорассеивания материалом матрицы корпуса 1 с оптимизацией светоизлучения светодиодного кластера 2 внутренний объем матрицы корпуса 1 выполнен по фиг.15 в форме оптической призмы 41, например ромбической, имеющей отражающие и/или преломляющие плоскости 42.

В строительном блоке по фиг.1, 2, 16 наружная лицевая сторона 3 или 4 корпуса 1, имеющая, например, форму усеченной пирамиды, может быть выполнена в виде одной из разновидностей оптической призмы, например в форме оптического плоского светоделительного зеркала 43, с отражающей или светопреломляющей поверхностью 44 [4]. В матированном объемно корпусе 1 или при наличии матирования лицевой наружной стороны 3, 4 оптическая призма или плоское светоделительное зеркало, коим является одна из лицевых сторон 3, 4, позволяет изменять направление светоизлучения светодиодной матрицы луча для получения нужного изображения картины светосмешения, например при использовании светодиодов различной цветности.

Для получения нужного светоизображения отражающая или преломляющая поверхность оптической призмы или оптического зеркала может быть покрыта тонким слоем металла - алюминием или серебром, или чередующимися слоями вещества с высокими и низкими показателями преломления, например, путем введения тригидрата алюминия Аl(ОН)₃. Материал - оптическое стекло, неответственные детали изготавливают литьем под давлением из полимеров марки ЛСОМ, из полиметилметакрилата литьевой марки ЛПТ - 1 полистиролблочной марки Д и т.п.

Базовой формой при производстве строительных блоков с подсветкой является "полукирпич" размером 100(200)×100×45(60) мм, поскольку аналогичная тротуарная плитка нашла наибольшее распространение. Светодиоды для поверхностного и внутреннего монтажа применяют мощностью 70 мВт и углом рассеяния 120° и более. Под углом рассеяния подразумевается угол, при котором интенсивность свечения равна 50% от максимальной интенсивности. Электрическая схема расположена, как правило, на печатной плате из стеклотекстолита в соответствии с заданной формой блока.

Вся электрическая схема питается от внешнего источника постоянного напряжения 12 В. Возможное отклонение напряжения должно находиться в пределах 20%.

В процессе введения в хозяйственный оборот различных моделей светящегося строительного блока экономически целесообразно ориентироваться на существующие формы обычной тротуарной плитки, камней мощения, брусчатки. Это позволяет легко устанавливать блок с подсветкой в тротуарное полотно как в процессе укладки основной плитки, так и впоследствии.

Используют строительный блок для подсветки тротуаров, бассейнов и/или камней мощения и/или брусчатки и/или разделительных полос и/или садовых дорожек по следующей технологии. Для производства того или иного типоразмера строительного сооружения или конструкции прорабатывается соответствующая литьевая оснастка и конструктив подвода электрической энергии для запитки блоков строительных с подсветкой. В литьевой технологии строительных блоков с подсветкой рабочая смесь разливается в полипропиленовые или резиновые или стелопластиковые или металлические формы. Заливка рабочей смеси блока в формы производится без вибрации. Перед заливкой в форму устанавливают и фиксируют посредством знаков светодиодный кластер.

Строительные блоки с подсветкой займут свое достойное место в ландшафтных разработках различных территорий, это - обозначение парковок, пешеходных дорожек, обозначения на проезжей части «лежачего полицейского», бордюрного камня и т.п.

Подсвеченные строительные конструкции и сооружение - это новое направление в сувенирной индустрии в местах скопления туристов, особенно в темное время суток. Большие блоки в форме окатышей и валунов можно использовать для декора крупных аквариумов, а также террариумов в качестве домиков для их обитателей.

Современный ландшафтный дизайн без использования комбинирования искусственных строительных блоков с подсветкой и камней - будь это гранитный бут, мраморная крошка или речные окатыши - трудно представить.

Промышленное освоение строительных блоков с подсветкой готовится на территории СНГ и ЕС.

Источники информации

1. www.oscar-sib.ru/kamni.html 2010.01.

2. JP, 09-053214 Date of publication of application 25.02.1997 E01F 9/04 F21S 4/00.

3. Химпоставщик М. Каталог продукции. Тригидрат алюминия Аl (ОН)₃ htt:// www.himpst.ru/ 11/03/2010.

4. А.В.Сулим. Производство оптических деталей, Москва, 1975, 6-9.

Изобретение относится к области производства строительных материалов и может быть использовано для изготовления конструкция изделий типа строительного блока, применяемого, например, в виде камней мощения. Технический результат - улучшение оптических свойств блока. Корпус блока образован матрицей на основе светопрозрачного ударопрочного, теплостойкого и влагоустойчивого материала. Внутри корпуса размещен светодиодный кластер. Светопрозрачная матрица корпуса выполнена объемно матовой или, по меньшей мере, одна наружная сторона корпуса выполнена матовой. Внутренний объем корпуса выполнен в форме оптической призмы, ограниченной отражающими и/или преломляющими плоскостями. 7 з.п. ф-лы, 16 ил.

1. Строительный блок с подсветкой, корпус которого образован матрицей на основе светопрозрачного ударопрочного, теплостойкого и влагоустойчивого материала, внутри которого размещен светодиодный кластер, отличающийся тем, что светопрозрачная матрица корпуса выполнена объемно матовой или, по меньшей мере, одна наружная сторона корпуса матирована, при этом внутренний объем корпуса выполнен в форме оптической призмы, ограниченной отражающими и/или преломляющими плоскостями, а светодиодный кластер выполнен в виде, по меньшей мере, одной светодиодной матрицы, по меньшей мере, с одним светодиодом.

2. Строительный блок по п.1, отличающийся тем, что наружная лицевая сторона корпуса имеет форму усеченной пирамиды.

3. Строительный блок по п.2, отличающийся тем, что наружная лицевая сторона корпуса выполнена в форме оптического плоского светоделительного зеркала с одной отражающей или светопреломляющей поверхностью.

4. Строительный блок по п.1, отличающийся тем, что наружная сторона корпуса имеет форму сферообразную, или многоугольную, или овалообразную, или цилиндрическую.

5. Строительный блок по п.2 или 3, отличающийся тем, что в объем матрицы или в материал наружной лицевой стороны введен аэросил, и/или тригидрат алюминия, и/или мраморная крошка, и/или стеклянная крошка на глубину 1 мкм - 1 см.

6. Строительный блок по п.1, отличающийся тем, что при использовании в ограждении и/или его опоре, по меньшей мере, в один из элементов ограждения и/или в один из элементов его опоры встроен светодиодный кластер.

7. Строительный блок по п.1, отличающийся тем, что блок-схема светодиодного кластера выполнена в виде трех параллельно подключенных линейных стабилизаторов тока, каждый из которых включен последовательно с соответствующей светодиодной матрицей на основе двух светодиодов, при этом на входе светодиодного кластера смонтирована схема защиты от изменения полярности подключения.

8. Строительный блок по п.4, отличающийся тем, что печатная плата светодиодного кластера в плане имеет двустороннюю гребенчатую форму или - имеет форму в плане четырехлучевой диагональной звезды.