ОСВЕТИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2024 года по МПК F21V14/08 

Изобретение относится к осветительной технике, а именно к осветительным устройствам, предназначенным для освещения рассады и растений для применения, в частности, в домашних условиях, в условиях «мини-ферм» и «ферм на подоконнике», в составе аквапонных систем и фитостен.

До 80% территории Российской Федерации находится в зоне рискованного земледелия [1], в которой в осенне-весенние времена года наблюдается недостаточная освещённость растений для обеспечения нормального течения процессов фотосинтеза [2]. В этих случаях используется искусственная досветка растений. Количественно эффективность искусственных источников света для досветки растений характеризуется значением фотосинтетически активной радиации (ФАР) [3]. Значение ФАР однозначно определяется спектральными характеристиками источников света для досветки растений преимущественно в «красной» и «синей» частях видимого спектра излучения. Такие искусственные источники света относятся к специализированным и не могут использоваться для целей освещения, так как визуально такое излучение выглядит фиолетовым.

Известен светодиодный облучатель для растений [4]. Светодиодный облучатель содержит печатную плату прямоугольной формы, печатная плата имеет алюминиевое основание, на верхней стороне нанесено диэлектрическое покрытие, на котором нанесены электрические соединения, на нижней стороне печатной платы установлены светодиоды, на верхней стороне установлен блок питания и кронштейны для крепления, передняя сторона и торцы печатной платы закрыты монолитным, оптически прозрачным блоком линз. Светодиодный облучатель для растений отличается тем, что установлены светодиоды белого (цветовая температура 4000-5000 K) и красного цвета свечения (длина волны 660±10 нм). Печатная плата выполняет функцию корпуса и радиатора, блок линз формирует диаграмму направленности излучения и обеспечивает степень защиты IP67. Электропитание осуществляется от сети переменного или постоянного тока напряжением 18-36 В и светодиодный облучатель может быть подключен к альтернативным источникам энергии через аккумулятор.

Недостатком данного технического решения является узкая функциональность, область применения ограничена только освещением растений.

Известен светодиодный облучатель [5] для предпосевной обработки семян, который содержит корпус прямоугольной формы, блок электрического питания, закрепленную на корпусе одну линейную плату светодиодов, центральные оси световых потоков которых направлены в одну сторону к лицевой поверхности корпуса и перпендикулярно его плоскости. При этом светодиоды представляют собой конструкцию, содержащую последовательно расположенные светодиодный кристалл с максимумом излучения в диапазоне 270-390 нм, и, как минимум, два слоя оптически полупрозрачного компаунда с различными коллоидными квантовыми точками со спектрами переизлучения, максимумы которых лежат диапазонах 430-480 и 620-680 нм, разделенными при необходимости буферными и защитными слоями светопрозрачного компаунда. Материал лицевой панели корпуса прозрачен для всех трех диапазонов длин волн.

Недостатком данного технического решения является узкая функциональность, область применения ограничена только досветкой растений.

Известна светодиодная лампа [6], содержащая колбу, в которой размещен держатель со штенгелем и стойкой сердечника, на которой закреплена объемная излучающая свет конструкция из светодиодных нитей, цоколь и устройство питания, электрически соединенное с цоколем и светодиодными нитями, вершина колбы заполнена оптически прозрачным материалом, отличающаяся тем, что оптически прозрачный материал вершины колбы заполнен красным люминофором, при этом белый цвет распространяется от светодиодных нитей через незаполненную красным люминофором часть колбы.

Недостатком прототипа является узкая функциональность, область применения ограничена освещением и досветкой растений только в узком пространственном секторе излучения лампы вдоль продольной оси, в котором присутствует красный свет.

Целью изобретения является расширение функциональности применения осветительного устройства как для выращивания растений с их произвольным пространственным расположением относительно устройства, так и для освещения.

Техническим результатом является обеспечение как досветки растений в различных по значениям углов пространственных секторах излучения, так и искусственного освещения.

Технический результат достигается тем, что на части внешней стороны колбы установлено подвижное пленочное покрытие, содержащее люминофор, при этом белый свет распространяется от светодиодных нитей через незанятую покрытием часть колбы.

Далее сущность изобретения поясняется схематическим видом конструкции, представленной на фиг. 1. и расположением пространственных углов распространения излучения - фиг. 2.

На фиг. 1: 1 - колба, 2 - держатель со штенгелем и стойкой сердечника, 3 - объемная излучающая свет конструкция из светодиодных нитей, 4 - цоколь, 5 - устройство питания, 6 - подвижное пленочное покрытие, содержащее люминофор, 7 - устройства удержания пленочного покрытия.

На фиг. 2: 8 - пространственный угол излучения для досветки растений с дополнительными спектральными компонентами переизлучения люминофора, 9, 10 - пространственные углы излучения белого света для освещения.

Функционирует осветительное устройство следующим образом. При подключении электрических контактов цоколя 4 к электрической сети электрическая энергия преобразуется устройством питания 5 и подается на объемную излучающую свет конструкцию из светодиодных нитей 3, которая светятся белым светом, пригодным для освещения. Белый свет, проходя через пленочное покрытие, содержащее люминофор, обогащается спектральными составляющими переизлучения люминофора и превращается в световой поток для облучения растений. Перемещением подвижного пленочного покрытия 6, содержащего люминофор, по поверхности колбы 1 с последующей фиксацией его положения устройствами удержания пленочного покрытия 7 оперативно изменяют пространственные углы излучения для досветки растений 8 и белого света для освещения 9, 10.

Это позволяет располагать осветительное устройство не только над досвечиваемым растением в случае расположением цоколем вверх (как у прототипа), но и сбоку досвечиваемого растения, что и расширяет функциональность применения осветительного устройства.

Для проверки указанного технического результата изобретения изготовлен макет осветительного устройства, включающий светодиодную лампу с колбой А65 ГОСТ Р МЭК 60064-99 и подвижное пленочное покрытие, содержащее основу из оптически прозрачного силикона Elastosil RT 604 и красного люминофора ФЛС-620 с длиной волны 620 нм. Установлено, что у макета в направлении для облучения растений интенсивность излучения на длине волн 620 нм выше на 28%, чем в направлении для освещения. Физические размеры телесного угла излучения и его пространственное расположение для облучения растений могут варьироваться изменением площади пленочного покрытия и его перемещением по поверхности колбы лампы, что подтверждает расширенную функциональность применения осветительного устройства.

1. Официальный сайт «РБК». [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https:// www.rbc.ru/economics/04/12/2017/5a2570939a79473a66c042a7 (дата обращения: 19.12.2022 г.).

2. ГОСТ Р 58461-2019 Освещение растений в сооружениях защищенного грунта. Термины и определения. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://docs.cntd.ru/ document/561083295 (дата обращения: 19.12.2022 г.).

3. Юсупов C., Червинский М., Ильина Е., Смолянский В. Создание эффективных фитосветильников // Полупроводниковая светотехника, №1. - 2017. - С. 66-74.

4. Патент на полезную модель № 209987 U1 Российская Федерация, МПК F21V 33/00, F21S 8/06. Светодиодный облучатель для растений: № 2021125227: заявл. 26.08.2021: опубл. 24.03.2022 / Д.А. Полторацкий, Д.В. Былков, В.С. Солдаткин, М.В. Виноградов; заявитель Акционерное общество "Физтех-Энерго".

5. Патент на полезную модель № 192891 U1 Российская Федерация, МПК A01G 7/04. Светодиодный облучатель: № 2019115062: заявл. 16.05.2019: опубл. 04.10.2019 / К.Н. Афонин, А.А. Вилисов, Е.Г. Незнамова [и др.]; заявитель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" (ТУСУР).

6. Патент на полезную модель № 219968 U1 Российская Федерация, МПК F21V 33/00. светодиодная лампа: № 2023109005: заявл. 11.04.2023: опубл. 16.08.2023 / М. В. Андреева, В. С. Солдаткин, В.И. Туев, А.Ю. Хомяков; заявитель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники".

Изобретение относится к осветительной технике, а именно к осветительным устройствам, предназначенным для освещения рассады и растений для применения, в частности, в домашних условиях, в условиях «мини-ферм» и «ферм на подоконнике», в составе аквапонных систем и фитостен. Осветительное устройство содержит колбу, в которой размещен держатель со штенгелем и стойкой сердечника, на которой закреплена объемная излучающая свет конструкция из светодиодных нитей, цоколь и устройство питания, электрически соединенное с цоколем и светодиодными нитями. На части внешней стороны колбы установлено подвижное пленочное покрытие, содержащее люминофор, при этом белый свет распространяется от светодиодных нитей через незанятую покрытием часть колбы. Технический результат - расширение функциональности применения осветительного устройства как для выращивания растений с их произвольным пространственным расположением относительно устройства, так и для освещения. 2 ил.

Осветительное устройство, содержащее колбу, в которой размещен держатель со штенгелем и стойкой сердечника, на которой закреплена объемная излучающая свет конструкция из светодиодных нитей, цоколь и устройство питания, электрически соединенное с цоколем и светодиодными нитями, отличающееся тем, что на части внешней стороны колбы установлено подвижное пленочное покрытие, содержащее люминофор, при этом белый свет распространяется от светодиодных нитей через незанятую покрытием часть колбы.