ES2272072T3 - Dispositivo de control de la distribucion de la intensidad luminosa, dispositivo de control de la densidad del flujo luminoso. - Google Patents
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Abstract
Un método de control de la distribución de la luz, para distribuir la luz de una fuente de luz usando un cuerpo transparente que realiza una operación seleccionada del grupo que consiste en difusión, refracción, división y una combinación de difusión y refracción, teniendo dicho cuerpo (5, 8) transparente una primera superficie y una segunda superficie, siendo la luz de la fuente de luz incidente sobre la primera superficie del cuerpo (5, 8) transparente, y siendo emitida de la segunda superficie del cuerpo (5, 8) transparente, caracterizado por disponer dicho cuerpo (5, 8) transparente, de una forma similar a una placa o película o tela, horizontalmente por encima de dos edificios (2, 6) separados por un espacio.
Description
Dispositivo de control de la distribución de la
intensidad luminosa, dispositivo de control de la densidad del flujo
luminoso y método de partición
La presente invención se refiere a una
tecnología para introducir la luz solar en un edificio o un área
sombreada entre edificios, y a una tecnología de iluminación diurna
para luz solar o luz artificial en un invernadero, un estanque de
cultivo agrícola, de cultivo microbiológico o similares, y en
interiores.
La introducción convencional de luz solar en un
edificio o un área sombreada entre edificios, que persigue el sol e
introduce la luz solar mediante un cuerpo reflectante, ha sido cara.
En un invernadero, se realizaba una iluminación diurna a cada
estante de cultivo distribuyendo luz de un material difusor con baja
transmitancia que difunde la luz en todas las direcciones; en un
estanque de cultivo agrícola, se usaba la luz solar natural tal
cual, y en un estanque de cultivo microbiológico, la oportunidad de
los productos cultivados de recibir la luz del sol se repartía
equitativamente por agitación. Realizar una iluminación diurna en
cada parte de interiores dependía de la distribución de la luz por
incidencia de la luz solar y la iluminación.
Un método de introducir la luz solar en un
edificio o un área sombreada entre edificios persiguiendo el sol y
reflejando la luz solar mediante un cuerpo reflectante es
extremadamente caro, y es impracticable obtener una cantidad de luz
suficiente con este método. Además, dado que la distribución de luz
que difunde la luz en todas las direcciones en un invernadero gasta
una gran cantidad de la luz disponible y provoca una falta de
cantidad de luz suficiente, tales medios no se usan normalmente para
incrementar la eficacia de uso del espacio en un invernadero, de
ahí que muchos invernaderos tienen aún poca eficacia de uso del
espacio.
Aunque la agitación en un estanque de cultivo
microbiológico tiene el efecto de incrementar la eficacia de uso de
la energía óptica, sigue habiendo problemas, porque una gran
cantidad de luz que es incidente en un ángulo de incidencia grande
con respecto a una superficie de agua se pierde por reflexión, y
porque la irradiación de luz a un producto cultivado está limitada
a las cercanías de la superficie del agua. Utilizar una gran
cantidad de iluminación, tal como una luz de pie para escritorio,
para una iluminación diurna en cada parte de interiores mantiene el
uso de otras luces de interiores disponibles a un bajo nivel.
La presente invención ha sido concebida con el
fin de solucionar los problemas mencionados anteriormente, y es un
objeto de la presente invención proporcionar medios para irradiar
una cantidad de luz suficiente a un área o una parte que está
sombreada o impedida de recibir una cantidad de luz suficiente por
una estructura u otros objetos, mediante el control de la
distribución de la luz o el control del flujo luminoso con difusión,
refracción, división y similares, de la luz.
Un aparato controlador de la distribución de la
luz de acuerdo con la presente invención es un aparato para
distribuir luz a un área o una parte que no recibe luz tal donde se
encuentra, cambiando una dirección progresiva de la luz usando un
cuerpo transparente para realizar una difusión, refracción o
división, o un complejo de difusión y refracción de la luz, y un
aparato controlador de la densidad de flujo luminoso es un aparato
para incrementar una cantidad de rayos que avanzan hacia un área o
parte específica que requiere una gran cantidad de luz, guiando los
rayos que pasan hacia un área o una parte vecina al área o parte
específica, hacia el área específica usando el cuerpo transparente
mencionado anteriormente.
Además, se puede realizar una distribución de la
luz con una uniformidad excelente y menos gasto combinando tal
aparato controlador de la distribución de la luz y un aparato
controlador del flujo luminoso.
El cuerpo transparente se puede formar a partir
de un cuerpo transparente en el cual están dispuestas múltiples
protrusiones que tienen una sección transversal en forma de arco,
forma de ángulo, forma de triángulo y forma de onda. Como tal
cuerpo transparente, se puede usar un cuerpo transparente en forma
de una placa plana o en forma de una película que tiene tales
protrusiones múltiples formadas en paralelo unas con otras sobre al
menos una de sus superficies, un cuerpo transparente que consiste en
un haz de múltiples monofilamentos o cuerpos con forma de barra, o
un cuerpo transparente que consiste en tejidos en los cuales están
tejidos múltiples monofilamentos o cuerpos en forma de barra.
Convencionalmente, para la distribución de la
luz con una alta uniformidad sobre un área objetivo entera que
incluye un área o una parte a la cual la luz no llega fácilmente, se
puede lograr la distribución de la luz a partes pequeñas o partes
profundas, y se puede minimizar un porcentaje de los rayos que al
final no se usan guiando los rayos que progresan hacia un área o
una parte vecina a un área o parte específica hacia el área o parte
específica mediante un cuerpo transparente, incrementando una
densidad de flujo luminoso del área o parte específica, y
realizando una difusión, refracción o división, o un complejo de
difusión y refracción en los rayos usando el cuerpo
transparente.
Además, en algunos casos, la uniformidad de la
distribución de la luz puede ser incrementada y, al mismo tiempo,
el porcentaje de rayos que al final no se usan se puede minimizar
más repitiendo tal control de la distribución de la luz.
Un método de partición de acuerdo con la
presente invención es un método para realizar una iluminación diurna
en un espacio dividido por un material de partición interior o de
interiores, a la vez de obstruir la visión de tal modo que la forma
de una persona o de un artículo no pueda ser identificada a través
del material de partición, usando como material de partición un
cuerpo transparente, que realiza una difusión o un complejo de
difusión y refracción en la luz incidente sobre una superficie con
la forma de una placa, de una película o de una tela para emitir la
luz desde la otra superficie, y realizando la difusión o el complejo
de difusión y refracción en la luz incidente en esa superficie para
transmitirla en una dirección específica.
La Fig. 1 muestra estados de luz solar incidente
en dos edificios y sombras, mostrando (A) y (B) estados
convencionales y mostrando de (C) a (E) estados en el caso en el
que se aplica la Realización 1 de la presente invención;
La Fig. 2 muestra diversos tipos de cuerpos
transparentes usados en la presente invención, siendo (A) y (C) una
vista en perspectiva y una vista en sección transversal,
respectivamente, siendo (B) y (D) vistas en perspectiva;
La Fig. 3 muestra vistas en sección transversal
que ilustran diversos tipos de cuerpos transparentes usados en la
presente invención;
La Fig. 4 es una vista en planta que ilustra un
ejemplo de un cuerpo transparente usado en la presente
invención;
La Fig. 5 ilustra las características de
difusión de un cuerpo transparente;
La Fig. 6 ilustra estados de luz solar incidente
en dos edificios y sombras en el caso en el que se aplica la
Realización 2 de la presente invención;
La Fig. 7 muestra un cuerpo transparente usado
en la presente invención, ilustrando (A) una característica de
difusión suya, siendo (B) y (C) vistas en sección transversal
suyas;
La Fig. 8 ilustra estados de luz solar incidente
en dos edificios en el caso en el que se aplica la Realización 3 de
la presente invención;
La Fig. 9 ilustra estados de luz solar incidente
en un panel de células solares en el caso en el que se aplica la
Realización 4 de la presente invención;
La Fig. 10 ilustra un estado de luz solar
incidente en una habitación en el caso en el que se aplica la
Realización 5 de la presente invención; y
La Fig. 11 es una vista en perspectiva que
ilustra un modelo de un edificio usado en un ejemplo de realización
de la presente invención.
Las realizaciones de la presente invención se
describirán de aquí en adelante basándose en los dibujos
adjuntos.
Realización
1
La Fig. 1 muestra un aparato controlador de la
distribución de la luz de acuerdo con la Realización 1 de la
presente invención. Como se muestra en la Figura, están construidos,
lado con lado, unos edificios 2 de tres pisos. En este caso, como
se muestra en la Fig. 1 (A), cuando los rayos 1 solares son
incidentes desde la dirección superior izquierda, se forma una
parte 3 sombreada de un edificio y partes 4 sombreadas que se
producen en los interiores debido a una estructura de un
edificio.
De manera similar, como se muestra en la Fig. 1
(B), cuando los rayos 1 solares son incidentes desde la dirección
superior vertical, se forman partes 4 sombreadas en los
interiores.
Por tanto, como se muestra en la Fig. 1 (C), se
dispone un cuerpo 5 transparente por encima de los dos edificios 2.
En este caso, como se muestra de la Fig. 2 (A) a la (D) y de la Fig.
3 (A) a la (I), se puede usar como cuerpo 5 transparente un cuerpo
transparente en forma de una placa plana o en forma de una película
en la cual están dispuestas múltiples protrusiones que tienen una
sección transversal en forma de arco, forma de ángulo, o forma de
onda. Además, como se muestra en la Fig. 4, se puede usar un cuerpo
transparente que consiste en un tejido en el cual están tejidos
múltiples monofilamentos o un cuerpo en forma de barra. Estos
cuerpos 5 transparentes tienen las características de difusión, por
ejemplo, mostradas en la Fig. 5 (A) y (B).
El cuerpo 5 transparente está dispuesto en una
orientación en la que las protrusiones sobre su superficie son
sustancialmente paralelas con las superficies opuestas de los dos
edificios 2. Como se muestra en la Fig. 1 (C) y (D), los rayos 1
solares son difundidos por el cuerpo 5 transparente, y la luz
difundida alcanza un área o una parte que estaba convencionalmente
sombreada. Se ve que las áreas sombreadas indicadas por las partes
rayadas en la Fig. 1 (C) y (D) se reducen considerablemente,
comparadas con las áreas sombreadas en la Fig. 1 (A) y (B), en las
cuales el cuerpo 5 transparente no se usa. Como se muestra en la
Fig. 1 (E), el cuerpo 5 transparente puede estar dispuesto en el
nivel de los lados más altos de los dos edificios 2.
Realización
2
Como se muestra en la Fig. 6 (A), si no sólo se
dispone el cuerpo 5 transparente por encima de los dos edificios 6
sino que también se dispone un cuerpo 7 transparente entre los dos
edificios 6, el número de rayos que pasan hacia el interior de los
edificios 6 se incrementa, y el porcentaje de los rayos que al final
no se usan puede ser más pequeño y, al mismo tiempo, la uniformidad
de la distribución de luz puede ser incrementada.
En un caso en el que el cuerpo 7 transparente
tenga protrusiones en forma de prisma, como se muestra en la Fig. 7
(B) ó (C), y tenga una característica de difusión como se muestra en
la Fig. 7 (A), incluso aunque se disponga el cuerpo 7 transparente
horizontalmente entre los dos edificios 6 como se muestra en la Fig.
6 (B), múltiples rayos incidentes en el cuerpo 7 transparente son
incidentes dentro de ambos edificios 2.
Realización
3
Como se muestra en la Fig. 8 (A), pueden
dirigirse múltiples rayos a la parte entre los edificios 2 haciendo
que los rayos 1 que relucen sobre las azoteas de ambos edificios 2
sean incidentes en cuerpos 8 transparentes dispuestos por encima de
los edificios 2, y, disponiendo además un cuerpo 9 transparente
entre estos dos edificios 2 y en el mismo nivel que las azoteas de
los edificios 2, los rayos pueden ser dirigidos hacia abajo a la
vez que se realiza la difusión, refracción o división, o un complejo
de difusión y refracción de los rayos mediante el cuerpo 9
transparente. Según este método, llega a ser posible dirigir más
rayos a la parte entre los dos edificios 2, comparado con el método
en el que se usa el único cuerpo 5 transparente como se muestra en
la Fig. 1 (C), (D) y
(E).
(E).
Además, como se muestra en la Fig. 8 (B) y (C),
si se dispone un cuerpo 10 transparente por debajo del cuerpo 9
transparente y entre los dos edificios 2, pueden ser introducidos
más rayos adicionales en los edificios 2.
Con respecto al cultivo de plantas en un
invernadero, los edificios 2 en las descripciones de cada una de
las realizaciones mencionadas anteriormente pueden interpretarse
como estantes de cultivo o plantas altas, y la proporción de
utilización de la luz solar y la proporción de utilización de los
espacios en el invernadero pueden ser mejoradas
considerablemente.
Con respecto a una aplicación en cultivos
agrícolas, o en un estanque para cultivar algas o bacterias
fotosintéticas, cubriendo la superficie del agua con un cuerpo
transparente, la reflexión en una superficie del agua de la luz que
es incidente a un ángulo de incidencia grande con respecto a la
superficie del agua puede ser reducida, y llega a ser posible
introducir una cantidad más grande de luz en el agua. En este caso,
la dirección de las protrusiones del cuerpo transparente se ajusta
preferiblemente a una posición en la cual pueda introducirse en el
agua la mayor cantidad de luz solar según el lugar donde se use el
cuerpo transparente.
Además, disponiendo un cuerpo transparente por
encima de la superficie del agua, se pueden recoger rayos en un
área específica, y puede suministrarse una mayor cantidad de luz a
productos agrícolas cultivados o productos microbiológicos
cultivados bajo la superficie del agua. En este caso, si la
superficie del agua del área específica se cubre con un cuerpo
transparente, se puede incrementar la proporción de iluminación
diurna en el agua. Además, se puede mejorar la proporción de
utilización de luz solar añadiendo cuerpos transparentes bajo la
superficie del agua o disponiendo cuerpos reflectantes.
Realización
4
Como se muestra en la Fig. 9 (A) y (B), si se
dispone un cuerpo 12 transparente en las inmediaciones de un panel
11 de células solares, y los rayos 1 solares que pasan a una
periferia del panel de células solares son recogidos en el panel 11
de células solares por difusión, refracción o división, o un
complejo de difusión y refracción, mediante el cuerpo 12
transparente, la generación de energía de la célula solar puede ser
incrementada.
De la misma manera que en la Fig. 9 (A) y (B),
recogiendo la luz solar y la luz artificial en el entorno, se puede
introducir mayor cantidad de luz en un área de interiores
específica.
Realización
5
Convencionalmente, dado que un tabique usado en
interiores consiste en un cuerpo no transparente, la luz del
exterior es bloqueada por el tabique y, por tanto, se requiere a
menudo un equipo de iluminación con el fin de suplementar la luz en
un espacio dividido por el tabique, pero, como se muestra en la Fig.
10, usando un cuerpo 5 transparente, tal como se muestra de la Fig.
2 (A) a la (D), de la Fig. 3 (A) a la (I), y en la Fig. 4 como
material de partición, llega a ser posible introducir luz en el
espacio dentro del tabique, incluso si no se usa específicamente un
equipo de
iluminación.
iluminación.
Ejemplo
específico
Se realizó un experimento disponiendo fibras
ópticas de polímero de 0,25 mm de diámetro, como se muestra en la
Fig. 2 (D), y usando tres tipos de cuerpos transparentes, es decir,
un primer cuerpo transparente fijado sobre una placa retenedora de
la transparencia de resina acrílica de 2 mm de grosor con una
película adhesiva de doble cara, un segundo cuerpo transparente que
consistía en una lámina transparente de aproximadamente 0,16 mm de
grosor con múltiples protrusiones que tenían una sección transversal
con forma de ángulo, fabricada por Dai Nippon Printing Co., Ltd.,
dispuestas en una superficie, y un tercer cuerpo transparente de
aproximadamente 0,5 mm de grosor con múltiples protrusiones que
tenían una sección transversal con forma de triángulo, fabricado
por Mitsubishi Rayon Co., Ltd., dispuestas sobre una superficie.
Se hicieron dos modelos de un edificio que tenía
una forma como se muestra en la Fig. 11, usando un material de
balsa de 3 mm de grosor, y se dispusieron los cuerpos transparentes
en los modelos, e irradiando luz solar sobre los edificios, los
efectos de los cuerpos transparentes se confirmaron con el ojo. Como
resultado del experimento, las características mostradas en la Fig.
1 (C), (D) y (E) y la Fig. 6 (A) se observaron claramente en el
primer cuerpo transparente y el segundo cuerpo transparente. Además,
la característica mostrada en la Fig. 6 (B) se observó claramente
en el tercer cuerpo transparente.
Con respecto a cada cuerpo transparente en sí,
se confirmó, irradiando rayos rojos de un puntero de rayos láser
disponible comercialmente, que el primer y el segundo cuerpos
transparentes tienen la característica de la Fig. 9 (A), y que el
tercer cuerpo transparente tiene la característica de la Fig. 7
(A).
Como se ha descrito anteriormente, según la
presente invención, llega a ser posible introducir suficiente
cantidad de luz en un área o una parte que está sombreada o tiene
una cantidad de luz insuficiente debido a una estructura u otros
objetos.
Claims (5)
1. Un método de control de la distribución de la
luz, para distribuir la luz de una fuente de luz usando un cuerpo
transparente que realiza una operación seleccionada del grupo que
consiste en difusión, refracción, división y una combinación de
difusión y refracción, teniendo dicho cuerpo (5, 8) transparente una
primera superficie y una segunda superficie, siendo la luz de la
fuente de luz incidente sobre la primera superficie del cuerpo (5,
8) transparente, y siendo emitida de la segunda superficie del
cuerpo (5, 8) transparente,
caracterizado por disponer dicho cuerpo
(5, 8) transparente, de una forma similar a una placa o película o
tela, horizontalmente por encima de dos edificios (2,6) separados
por un espacio.
2. Un método de control de la distribución de la
luz según la reivindicación 1, en el que el cuerpo (5, 8)
transparente está dotado de muchas protrusiones dispuestas en
paralelo unas a otras sobre al menos una superficie suya.
3. Un método de control de la distribución de la
luz según la reivindicación 2, en el que las protrusiones tienen en
sección transversal una configuración en arco, una configuración en
montaña, una configuración en montaña triangular o una
configuración ondulada.
4. Un método de control de la distribución de la
luz según la reivindicación 1, en el que el cuerpo (5, 8)
transparente se proporciona estando compuesto de muchos haces o
matrices de monofilamentos o cuerpos con forma de barra, o
compuesto de un tejido en el que están tejidos muchos monofilamentos
o cuerpos con forma de barra.
5. Un método de control de la distribución de la
luz según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado
por disponer un cuerpo (7, 9, 10) transparente adicional de forma
similar a una placa o película o tela, que tiene una primera
superficie y una segunda superficie, siendo la luz de la fuente de
luz incidente sobre la primera superficie del cuerpo (7, 9, 10)
transparente adicional, y siendo emitida de la segunda superficie
del cuerpo (7, 9, 10) transparente adicional entre dichos dos
edificios (2, 6).
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