Имитатор солнечного света (варианты) Российский патент 2018 года по МПК F21S10/00 F21V13/00 

Настоящее изобретение относится к энергетике, к источникам освещения и, в частности, может быть использовано для освещения жилых, лечебных и образовательных помещений и, особенно, в упомянутых объектах, в северных регионах, земного шара, где дневное освещение отсутствует полгода.

Хорошо известно, что при солнечном свете люди психологически испытывают подъем душевных сил, радостный и доброжелательный настрой, улучшается самочувствие и т.д.

Известен «Солнечный светильник», содержащий солнцепровод и насадки, выполненные с внутренней зеркальной поверхностью. По второму варианту светильник состоит из приемника солнечной энергии, магистрального солнцепровода и насадок, причем магистральный солнцепровод содержит зеркало для направления потока на насадку и отвод от магистрального солнцепровода для отбора части солнечного потока, а насадка выполнена в виде полого конуса с внешней зеркальной поверхностью. В третьем варианте солнечный светильник выполнен комбинированным, внутри насадки монтируется электролампа, автоматически включающаяся в электросеть по сигналу от датчика плотности солнечного потока при его снижении до допустимого нижнего предела и отключающаяся от электросети при верхнем пределе плотности потока, см. RU 2182287, F24J 2/42, F24J 2/00 от 02.03.2000.

Известна также «Система гелиоосвещения» содержащая концентратор солнечного света, световоды, светораспределяющий коллектор, осветительные приборы с деконцентраторами светового излучения, при этом каждый осветительный прибор соединен посредством световодов с светораспределяющим коллектором, содержит один или ряд последовательно расположенных приемников солнечного света, выполненных прямолинейными и/или криволинейными, например, в виде дуги окружности или окружности, а в сечении имеет форму собирательной линзы, выполненной из светопрозрачного материала, см. RU 2008137155, F21S 9/03 от 16.09.2008.

Однако известное устройство преобразует солнечный свет в свет традиционного источника электрического света, т.е., света, утратившего свойства перемещения солнца в пространстве и передачи движения освещенных солнцем объектов. Это холодный свет и он не создает подъема, психологического настроя, не стимулирует работоспособность людей, находящихся в помещении.

Целью создания настоящего изобретения является достижение технического результата по созданию источника света со свойствами, максимально приближенными к солнцу, способному создать радостное настроение, повысить работоспособность и стимулы к выздоровлению у больных за счет воспроизведения таких параметров солнечного света, как движение солнечных лучей, прохождение через колышащуюся листву.

Указанный технический результат для первого варианта, помещения с одним окном, достигается тем, что содержит источник света, помещенный в фокусе зеркального параболического отражателя, подвешенный или установленный на высоте, над окном, дополнительно содержит последовательно соединенные двигатель и редуктор, выходной вал соединен с вертикальным стержнем, расположенным возле передней, по направлению движения зеркальной пластины, стороны рамки, перед каждым источником света расположена прямоугольная или выгнутая в сторону источника света рамка, верхняя и нижняя стороны которой выполнены с желобами, в которых установлена подвижная перфорированная зеркальная пластина, отверстия которой закрыты колышащимися бумажными лепестками по форме листьев, вверху и внизу передней, по направлению движения зеркальной пластины, стороны рамки закреплены нити или тросики, вторые концы которых соединены, соответственно, вверху и внизу с вертикальным стержнем, соединенным посредством гибкого вала через редуктор с двигателем, задняя сторона зеркальной пластины через пружину соединена с задней стороной рамки, а возле ее передней стороны установлен микровыключатель, соединенный с входным переключателем источника электроэнергии, питающего двигатель и источник света.

Технический результат второго варианта имитатора, для помещения с двумя, разделенными углом, окнами, восточной и южной ориентации, достигается тем, что в известном устройстве, содержащем источник света, дополнительно введен второй источник света, который вместе с первым источником, подвешен или установлен в зеркальных параболических отражателях, каждый из них подвешен или размещен на высоте, раздельно над восточным и южным окнами, перед каждым источником света, расположена прямоугольная или выгнутая, в сторону источников света, рамка, верхние и нижние стороны которой выполнены с желобами, по которым перемещаются плоские или выгнутые в сторону окон зеркальные пластины с перфорацией, каждое отверстие которых закрыто свободно колышащимися бумажными лепестками по форме листьев, при этом в средней части рамки восточного окна установлен промежуточный, а в ее конце концевой микровыключатели, контактирующие с зеркальной пластиной. Вверху и внизу передней, по направлению движения, стороны зеркальной пластины закреплены нити или тросики, вторые концы которых соединены, соответственно, вверху и внизу, с вертикальным, стержнем, соединенным посредством гибкого вала, через редуктор с двигателем, а задняя сторона зеркальной пластины, через пружину, соединена с задней стороной рамки. Промежуточный микровыключатель рамки восточного окна соединен через управляющий ключ с источником света и с электромагнитной муфтой южного окна, при этом выходные оси электромагнитных муфт соединены со стержнями, верх и низ которых посредством нитей или тросиков соединен с низом и верхом ближайших сторон зеркальных пластин, а их задние стороны через пружину соединены с задними сторонами рамок.

Изобретение поясняется графическими материалами. На фиг. 1 показана конструктивная схема имитатора первого варианта, для помещения с одним окном, на Фиг. 2 показаны желобы рамки, на Фиг. 3 представлены фазы положения виртуального солнца, освещающего восточное и южное окна, на Фиг. 4 представлена упрощенная конструктивно-электрическая блок-схема имитатора второго варианта, для помещения с двумя окнами.

Имитатор солнечного света с обозначениями на чертежахвключает:

1. Источник света.

2. Рамки.

3. Зеркальные пластины.

4. Двигатель.

5. Редуктор.

6. Промежуточный микровыключатель восточного окна.

7. Концевой микровыключатель восточного окна.

8. Нити или тросики от передней стороны пластины к оси редуктора.

9. Стержни, расположенные возле передних рамок.

10. Пружины.

11. Желобы рамки.

12. Концевой микровыключатель южного окна.

13. Электромагнитные муфты.

14. Входной переключатель.

15. Управляющие ключи - K₁, K₂.

Имитатор солнечного света для обоих вариантов состоит из общих, узлов и индивидуальных блоков для каждого варианта. Общей частью являются входной двухконтактный переключатель 14, два источника света 1, расположенные, соответственно, над восточным и южным окнами, перед каждый из которых размещены плоские или выгнутые в направлении каждого из окон рамки 2 с желобами 11 на нижних и верхних сторонах, см. Фиг. 2. В желобах 12 установлены зеркальные перфорированные пластины 3, каждое отверстие которых закрыто бумажными колышущимися лепестками в форме листьев, не показаны. Вверху и внизу передних, в направлении перемещения, сторон зеркальных пластин 3 закреплены нити 8 или тросики, вторые концы которых прикреплены к, соответственно, верхним и нижним частям стержней 9. Задние стороны зеркальных пластин 3 через пружины 10 соединены с задними сторонами рамок 2. У передней стороны, в направлении движения зеркальных пластин 3, рамок 2 расположены концевые микровыключатели 7, соединенные с последующими управляемыми узлами и блоками. Все входные валы электромагнитных муфт 13 соединены с редуктором 5, а их выходные валы раздельно соединены со своими стержнями 9.

Индивидуальные признаки первого варианта, для помещения с одним окном, это - двигатель 4, подключенный к источнику электроэнергии через двухконтактный входной переключатель 14. Выходной вал двигателя 4, через редуктор 5 посредством гибкого вала (не обозначен), соединен с электромагнитной муфтой 13, которая приводит во вращение стержень 9 восточного окна.

Во втором варианте выполнения имитатора, для двух окон, условно обозначенных, как восточное и южное, индивидуальными признаками являются - связь промежуточного микровыключателя 6, расположенного в средней части рамки 2 восточного окна с управляющим ключом 15 и с электромагнитной муфтой 15 южного окна, выходной вал которой соединен со стержнем 9. Последний через нити 8 или тросики соединен с зеркальной пластиной 3 южного окна. Второй микровыключатель 7 южного окна - концевой, соединен с входным переключателем 14. При этом следует иметь ввиду, что входы микропереключателей соединены с источником электропитания (не показаны), а их выходы - с соответствующими узлами и блоками.

Имитатор солнечного света для помещения с одним окном работает следующим образом.

При включении входного переключателя 14 электроэнергия одновременно подается на двигатель 4 и источник света 1 над окном. Двигатель 4 через редуктор 5 посредством гибких валов (не обозначены) приводит во вращение стержень 17, установленный возле передней, по отношению направления движения зеркальной пластины 3, стороны рамки 2. Стержень 17 посредством нитей 8 или тросиков, расположенных на нем вверху и внизу, приводит в движение перфорированную зеркальную пластину 3, отверстия которой закрыты колышащимися от воздуха бумажными лепестками по форме листьев. Световой поток от источника света 1 падает на зеркальную пластину 3, отражается от нее вниз, на окно, подоконник и пол возле окна, тем самым имитируется движение виртуального солнца. Бумажные лепестки по форме листьев, закрепленные над отверстиями перфорации зеркальной пластины 3, колеблющиеся от движения воздуха в помещении (при конвекции, перемещении людей и т.д.), создают эффект прохождения солнечного света через колышащуюся листву.

При дальнейшем движении зеркальная пластина 3 наезжает на концевой микровыключатель 7, который отключает источник света 1, после чего останавливается вращение стержня 9 и пружина 10 возвращает зеркальную пластину 3 в исходное положение. Это означает заход виртуального солнца за границы оконного проема и окончание солнечного освещения в помещении.

Имитатор для двух окон, одно из которых ориентировано, например, на восток, а второе на юг, работает следующим образом. При включении входного переключателя 14 электроэнергия одновременно подается на двигатель 4, к источнику света 1 и к электромагнитной муфте 13 восточного окна. Двигатель 4 через редуктор 5 и электромагнитную муфту 13 восточного окна посредством гибких валов (не обозначены) приводит во вращение стержень 9, установленный возле передней, по отношению направления движения зеркальной пластины 3, стороны рамки 2 восточного окна. Стержень 9, посредством расположенных на нем вверху и внизу, наматываемых нитей 8 приводит в движение перфорированную зеркальную пластину 3. Световой поток от источника света 1 падает на перемещающуюся зеркальную пластину 3, отражается от нее вниз, на окно, подоконник и пол возле окна, тем самым имитируя начала движение света от виртуального солнца, см. Фиг. 3А. Бумажные лепестки (не обозначены) по форме листьев, закрепленные над отверстиями перфорации зеркальной пластины 3, колышатся от движения воздуха в помещении (конвекция, движение людей в помещении и т.д.), создавая эффект прохождения солнечных лучей через кроны деревьев, что в еще большей степени создает ощущение наличия солнечного света в помещении. Зеркальная пластина 3 при дальнейшем движении по рамке 2 наезжает на установленный на середине рамки 2 промежуточный микровыключатель 6, который включает электромагнитную муфту 13 южного окна и, через управляющий ключ 15 K₁, источник света 1. Эта муфта 13 приводит во вращение стержень 9, тем самым приводит в движение зеркальную пластину 3 в желобах 11 рамки 2. Начинается фаза освещения первыми лучами виртуального солнца южного окна, см. Фиг. 3Б. Далее зеркальная пластина 3 восточного окна наезжает на расположенный на рамке 2 концевой микровыключатель 7, который через управляющий ключ 15K₂ отключает свой источник света 1 и через ключ 15K₃ - электромагнитную муфту 13, вращавшую стержень 9, после чего пружина 10, возвращает зеркальную пластину 3 в исходное положение. Тем самым демонстрируется окончание солнечного освещения восточного окна, см. Фиг. 3В. Дальнейшее движение виртуального солнца продолжается только в южном окне. Свет от источника 1 падает на зеркальную пластину 3, перемещающуюся по желобам 11 рамки 2. Наконец зеркальная пластина 2 наезжает на концевой микровыключатель 12, который отключает источник света 1, все питаемые им рабочие узлы, блоки и с ними электромагнитную муфту 13, которая вращала стержень 9, после чего пружина 10 возвращает зеркальную пластину 3 в исходное состояние. Цикл освещения помещения с двумя окнами виртуальным солнечным светом закончился, см. Фиг. 3Г. Время перемещения солнечного света в помещении, т.е. скорость вращения выходного вала цепочки «двигатель 4 - редуктор 5» рассчитывается и регулируется исходя из географической широты расположения помещения. Движение виртуального солнечного света в помещении медленное и может быть незаметным, но солнечный свет отражается от предметов, создает переменную освещенность, насыщенность цвета и тени от внутренних предметов, которые происходят с гораздо большей скоростью, что делает процесс восприятия присутствия солнечного света более реальным.

Использование данного изобретения улучшает настроение находящихся в помещении людей, делает его более радостным, повышает рабочий настрой и производительность, у пациентов в больничных условиях рождаются надежды на быстрое выздоровление и другие положительные эмоции. Особенно большой положительный эффект при использовании данного изобретения достигается в северных регионах, где солнце отсутствует почти шесть месяцев, а также для тех, кто несет длительную трудовую и военную вахту в подземных и подводных условиях.

Заявленное изобретение является новым, ранее неизвестным, что говорит о его соответствии критерию патентоспособности - новизна.

Конструкция имитатора солнечного света может быть изготовлена на приборостроительном или радиотехническом предприятии средней степени технологической оснащенности, что говорит о его соответствии критерию патентоспособности промышленная применимость.

Изобретение относится к источникам освещения и, в частности, может быть использовано для освещения жилых, лечебных и образовательных помещений и, особенно, в упомянутых объектах в северных регионах земного шара, где дневное освещение отсутствует полгода. Виртуальный солнечный световой поток формируют от расположенного в помещении с одним окном источника света, помещенного в фокусе зеркального параболического отражателя, подвешенного или установленного на высоте над окном. Источник света дополнительно содержит последовательно соединенные двигатель и редуктор, выходной вал которого соединен с вертикальным стержнем, расположенным возле передней по направлению движения зеркальной пластины стороны рамки, перед каждым источником света расположена прямоугольная или выгнутая в сторону источника света рамка, верхняя и нижняя стороны которой выполнены с желобами, в которых установлена подвижная перфорированная зеркальная пластина, отверстия которой закрыты колышащимися бумажными лепестками по форме листьев. Имеется концевой микровыключатель, соединенный с входным переключателем источника электроэнергии, питающего двигатель и источник света. Для помещения с двумя, разделенными углом, окнами, восточной и южной ориентации имитатор дополнительно содержит второй источник света, который вместе с первым источником подвешены или установлены в зеркальных параболических отражателях. Технический результат - создание источника света, близкого по своим свойствам к реальному источнику солнечного света, создающему радостное настроение, повышенную работоспособность. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.

1. Имитатор солнечного света для помещения с одним окном, содержащий источник света, отличающийся тем, что источник света помещен в фокусе зеркального параболического отражателя, подвешен или установлен на высоте над окном, дополнительно содержит последовательно соединенные двигатель и редуктор, выходной вал которого соединен с вертикальным стержнем, расположенным возле передней по направлению движения зеркальной пластины стороны рамки, перед каждым источником света расположена прямоугольная или выгнутая в сторону источника света рамка, верхняя и нижняя стороны которой выполнены с желобами, в которых установлена подвижная перфорированная зеркальная пластина, отверстия которой закрыты колышащимися бумажными лепестками по форме листьев, вверху и внизу передней, по направлению движения, стороны зеркальной пластины закреплены нити или тросики, вторые концы которых соединены соответственно вверху и внизу с вертикальным стержнем, соединенным посредством гибкого вала через редуктор с двигателем, а задняя сторона зеркальной пластины через пружину соединена с задней стороной рамки, при этом возле ее передней стороны установлен концевой микровыключатель, соединенный с входным переключателем источника электроэнергии, питающего двигатель и источник света.

2. Имитатор солнечного света для помещения с двумя, разделенными углом, окнами, восточной и южной ориентации, содержащий источник света, отличающийся тем, что дополнительно содержит второй источник света, который вместе с первым источником подвешены или установлены в зеркальных параболических отражателях, каждый из них подвешен или размещен на высоте раздельно над восточным и южным окнами, перед каждым источником света расположена прямоугольная или выгнутая в сторону источников света рамка, верхние и нижние стороны которой выполнены с желобами, по которым перемещаются плоские или выгнутые в сторону окон зеркальные пластины с перфорацией, каждое отверстие которых закрыто свободно колышащимися бумажными лепестками по форме листьев, при этом в средней части рамки восточного окна установлен промежуточный, а в конце движения зеркальной рамки концевой микровыключатели, контактирующие с зеркальной пластиной, вверху и внизу передней по направлению движения стороны зеркальной пластины закреплены нити или тросики, вторые концы которых соединены соответственно вверху и внизу с вертикальным стержнем, соединенным посредством гибкого вала через редуктор с двигателем, при этом задняя сторона зеркальной пластины через пружину соединена с задней стороной рамки, промежуточный микровыключатель рамки восточного окна соединен через управляющий ключ с источником света и с электромагнитной муфтой южного окна, кроме того, выходные оси электромагнитных муфт соединены со стержнями, верх и низ которых посредством нитей или тросиков соединен соответственно с низом и верхом ближайших сторон зеркальных пластин, а их задние стороны через пружину соединены с задними сторонами рамок.