NL8902011A - Lichtradiator. - Google Patents

Description

Lichtradiator.

Achtergrond van de uitvinding i De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een lichtradiator die in staat is tot het effectief en gediffuseerd afstralen van lichtin water of naar andere verontreinigde plaatsen via een optische vezel-kabel of iets soortgelijks, in het bijzonder, een lichtradiator die bijvoorkeur dient te worden gebruikt als bron van lichtenergie voor het! fotosynthetische proces dat wordt toegepast bij de produktie vanchlorella en andere soortgelijke organische substanties.

In de afgelopen jaren is de effectieve aanwending van zonne-ener-gie vanwege de noodzaak tot energiebesparing actief bestudeerd en ont¬wikkeld op verscheidene gebieden. De meest effectieve aanwending vanzonne-energie is die als lichtenergie zonder verdere omzetting in ther¬mische of elektrische energie. Met dit in gedachten heeft de huidigeaanvrager diverse werkwijzen en systemen voorgesteld om zonnestralendie gefocusseerd worden door middel van een lenzenstelsel of iets der-gelijks een optische vezelkabel binnen te leiden en zonnestralen viadeze naar een plaats over te brengen waar het licht nodig is voor ver¬lichting of andere doeleinden zoals, bijvoorbeeld, de bevordering vanhet kweken van planten, de verbreiding van chlorella, het voederen vanvissen, het ui toveren van schoonheidsbehandelingen door middel van zon¬nebaden, het verrichten van medische behandelingen door middel van be¬straling met licht etc. Indien de stralen worden geëmitteerd vanuithet afgesneden einde van een optische vezelkabel, kunnen ze slechtsworden afgestraald binnen een kleine af stralingshoek van ongeveer 46°omdat gefocusseerde lichtstralen een zekere gerichtheid hebben. Der¬halve kan de gewenste lichtafstraling voor de bovengenoemde doeleindenniet worden verkregen indien licht rechtstreeks wordt geëmitteerdvanuit het afgesneden einde van de optische vezelkabel. Teneinde ditprobleem op te lossen heeft de huidige aanvrager ook verschillendesoorten lichtradiators voorgesteld die effectief de door een optischevezelkabel gezonden lichtstralen kunnen diffuseren en deze kunnen af¬stralen naar iedere gewenste plaats.

Op viskwekerijen vereist het voeden van kleine vissen een grotehoeveelheid zoo-plankton dat chlorella eet teneinde zich voort te plan¬ten. Om chlorella effectief te doen verbreiden is het noodzakelijk datmen de chlorella naar behoren vóórziet van zonlicht en kooldioxide. Inhet algemeen wordt, wanneer chlorella zich vermenigvuldigt, het licht tegengehouden zodat het niet de chlorella kan bereiken die zich in dedieper gelegen gebieden bevindt, dat wil zeggen, het licht dat wordttegengehouden kan niet gelijkmatig worden verdeeld over alle chlorella-planten. Met betrekking tot dit probleem heeft de huidige aanvrager inhet verleden verscheidene chlorena-cultiveringsinrichtingen voorge¬steld die in staat zijn gelijkmatig lichtenergie te verschaffen aanalle chlorella in een kweektank, door gebruik te maken van een grootaantal puntlichtbronnen die daarin op geëigende wijze zijn aange¬bracht.

Een lichtradiator die eerder werd voorgesteld door de huidige aan¬vrager, omvat een lichtgeleider en een groef die spiraal vormig is ge¬sneden in het oppervlak van genoemde lichtgeleider.

Het licht dat de lichtgeleider binnengeleid wordt, wordt gereflec¬teerd op een gegroefd gedeelte hiervan en werkzaam hiervan afgestraaldvoor gebruik als verlichting en voor andere beoogde doeleinden zoals inhet voorgaande vermeld.

In dit geval kan een in essentie uniforme afstraling van licht vanhet gehele lichaam van de lichtgeleider worden gerealiseerd indien despiraal groef zodanig vervaardigd wordt dat de spoed van de spiraal ge¬leidelijk kleiner wordt of de groef zelf geleidelijk dieper wordt in derichting van het licht. Bovendien, wanneer een reflecterende plaat ofiets soortgelijks wordt geplaatst aan het eindvlak van de lichtgelei¬der, treedt het licht dat gereflecteerd wordt door de reflecterendeplaat de lichtgeleider binnen en wordt vervolgens vanuit deze afge¬straald.

De lichtgeleider kan hermetisch worden ingesloten in een half-transparante of transparante houder teneinde de lichtgeleider te be¬schermen tegen schade door stoten, en ook de mogelijkheid uit te slui¬ten dat een persoon zijn hand verwondt aan de rand van het groefvormigeof concave gedeelte. Bovendien, wanneer de lichtgeleider, aldus be¬schermd in een houder, gebruikt wordt in water als lichtbron voor hetcultiveren van chlorella, of voor het voederen van vissen, kan bij wor¬den beschermd tegen een soort aanslag die op zijn oppervlak ontstaat.

Omdat de lichtgeleider wordt omgeven door een luchtlaag in de hou¬der kan het licht via deze worden afgestraald onder een gewenste hoeken/of verstrooid al naar gelang nodig is.

Indien de lichtgeleider zonder de beschermende houder wordt ge¬bruikt in water wordt zijn groefvormige of concave gedeelte gevuld metwater, hetgeen tot gevolg heeft dat het licht slechts wordt afgestraaldvan het beperkte eindoppervlak van de lichtgeleider omdat de lichtre- flectie-coëfficiënt nauwelijks verandert bij het groefvormige ofconcave gedeelte.

In de bovengenoemde lichtradiator bevindt zich tussen de Tichtge-leider en de houder een tussenruimte. In het geval dat een groot aantalvan genoemde lichtradiators geplaatst wordt in een tank die gevuld ismet een oplossing voor het cultiveren van chloren a, kan de dichtheidvan de lichtgeleiders worden verminderd in overeenstemming met het to¬taal van de bovengenoemde tussenruimten.

Samenvatting van de uitvinding

Het is een doel van deze uitvinding te voorzien in een licht¬radiator die geschikt is voor gebruik als lichtbron voor het cultiverenvan chlorella en waterorganismen en voor het bevorderen van het foto-synthetische proces zelf.

Het is een ander doel van de onderhavige uitvinding te voorzien ineen lichtradiator die een diameter heeft welke bijna hetzelfde is alsdie van een lichtgeleiderstaaf.

Korte beschrijving van de tekeningen

Figuur 1 is een aanzicht dat een zonnestralen-verzamelinrichtingillustreert welke als voorbeeld dient voor een systeem voor het doenuittreden van lichtstralen in een optische vezelkabel; figuur 2 is een aanzicht ter verklaring van een praktisch voor¬beeld van het doen uittreden van lichtstralen in een optische vezelka¬bel; figuur 3 is een aanzicht voor het verklaren van een uitvoering vaneen lichtradiator welke eerder werd voorgesteld door de huidige aanvra¬ger; figuren 4 tot 6 illustreren respectievelijk lichtradiators uitge¬voerd volgens de onderhavige uitvinding; figuren 7 en 8 zijn construct!e-aanzichten ter verklaring van res¬pectieve lichtradiators uitgevoerd volgens de onderhavige uitvinding.

Beschrijving van de voorkeursuitvoeringen

Figuur 1 is een constructieaanzicht ter illustratie, bij wijzevan voorbeeld, van een zonnestralen-verzamelinrichting voor het binnen¬geleiden van zonlicht in de eerder genoemde optische vezelkabel. In fi¬guur 1 duidt het cijfer 10 een transparante capsule aan, 11 eenFresnellens, 12 een lenshouder, 13 een zonnestandaftaster, 14 een op¬tische vezel of een optische vezelkabel die bestaat uit een groot aantal optische vezels die 1icht-ontvangende eindoppervlakken hebben,geplaatst in het brandpuntvlak van het Fresnel-lenzenstelsel, 15 eenhouder van de optische vezel kabel, 16 een arm, 17 een pulsmotor, 18 eenhorizontale draaibare as aan te drijven door de pulsmotor 17, 19 eenonderstel voor het ondersteunen van de beschermende capsule 10, 20 eenpulsmotor en 21 een verticale draaibare as aan te drijven door depulsmotor 20.

De richting van de zon wordt gedetecteerd door middel van dezonnestandaftaster 13 en het detectiesignaal van deze bestuurt depulsmotoren 17 en 20 van de horizontale en verticale rotatieassen 18respectievelijk 21 zodat de zonnestandaftaster altijd rechtstreeks naarde zon gericht is, en het zonlicht dat gefocusseerd wordt door de lens11 in de optische vezel kabel 14 wordt binnengeleid via zijneindoppervlak dat aangebracht is in het brandpunt van de lens. Alle1ichtgelelders 14, separaat geplaatst bij iedere lens, worden gebundeldtot een glasvezel kabel bundel, waarvan het vrije einde geleid wordt naariedere plaats waar lichtafstraling benodigd is voor de eerder genoemdedoeleinden.

Figuur 2 is een aanzicht om te verklaren hoe men de zonnestralen,verzameld door bovengenoemde lens 11, de optische vezel kabelbinnengeleidt. In figuur 2 is 11 een Fresnellens en 14 een1ichtgeleider die het zonlicht ontvangt dat door lens 11 gefocusseerdis en dit naar iedere gewenste plaats overbrengt. In het geval dat hetzonlicht via het lenzenstelsel wordt gefocusseerd, heeft het zonnebeeldeen middengedeelte dat bestaat uit bijna wit licht en eenomtreksgedeelte dat een groot aantal van de lichtcomponenten bevat diegolflengten hebben welke corresponderen met het brandpunt van hetlenzenstelsel. Met name zullen in het geval van focussering van hetzonlicht via het lenzenstelsel het brandpunt en de afmeting van hetzonnebeeld variëren al naar gelang de samenstellende golflengten vanhet licht. Bijvoorbeeld, het blauwkleurige licht dat een kortegolflengte heeft produceert een zonnebeeld van diameter Dl bij positiePI. Verder produceert het groenkleurige licht een zonnebeeld vandiameter D2 bij positie P2 en het roodkleurige licht produceert eenzonnebeeld met de diameter D3 bij positie P3. Derhalve is het mogelijk,zoals getoond in figuur 2, wanneer de lichtontvangende eindoppervlakkenvan de lichtgeleiders bij de positie PI worden geplaatst, zonlicht teverzamelen dat vele blauwe kleurcomponenten bevat aan hetomtreksgedeelte van de lichtontvangende eindoppervlakken. Wanneer delichtontvangende eindoppervlakken van de lichtgeleiders worden ge- plaatst bij positie P2, is het mogelijk zonlicht te verzamelen dat velegroene kleurcomponenten bevat aan het omtreksgedeelte van de lichtont-vangende eindoppervlakken. Wanneer de lichtontvangende eindoppervlakkenvan de optische vezel kabel geplaatst worden bij positie P3 is het moge-1 ijk zonlicht te verzamelen dat vele rode kleurcomponenten bevat aanhet omtreksgedeelte van de lichtontvangende eindoppervlakken. In elkvan de gevallen kan de diameter van de lichtgeleider 14 geselecteerdworden overeenkomstig de te verzamelen lichtcomponenten. Bijvoorbeeld,de vereiste diameters van de optische vezel kabels zijn Dl, D2 respec¬tievelijk D3, in afhankelijkheid van de kleuren van de lichtstralen diemen de voorkeur wil geven, dat wil zeggen de kleuren blauw, groen enrood. Op dergelijke wijze kan op het vereiste aantal lichtgeleidersworden bespaard en kan het zonlicht, dat in ruime mate de gewenstekleurcomponenten bevat, uiterst effectief worden verzameld.

En verder kan men, zoals getoond in figuur 2, indien de diametervan het lichtontvangend eindoppervlak van de lichtgeleider wordt ver¬groot tot DO, zichtbaar licht verzamelen met inbegrip van al zijn golf-lengtecomponenten. De optische vezel kabel 14 kan van tevoren wordentijdens het fabricageproces aangebracht in het brandpunt van het len¬zenstelsel, of de lichtgeleiders kunnen instelbaar worden gemonteerd inde axiale richting van het lenzenstelsel teneinde de gebruiker de moge¬lijkheid te geven de genoemde lichtgeleiders in te stellen en vast tezetten al naar gelang de gewenste kleur van het licht welke verkregendient te worden. Door de golflengte van de lichtcomponenten die in deoptische vezelkabel binnengeleid dienen te worden te selecteren, wordthet mogelijk het lichtafstralend systeem effectiever te gebruiker voorverscheidene doeleinden.

Figuur 3 is een vergroot zijaanzicht in doorsnede ter verklaringvan een lichtradiator die eerder werd voorgesteld door de huidige aan¬vrager. In figuur 3 is 1 een lichtgeleider en 2 een spiraalvormig ge¬sneden groef in het oppervlak van het lichtgeleiderlichaam.

De zonnestralen of de kunstlichtstralen, gefocusseerd onder ge¬bruikmaking van lenzen en binnengeleid in een optische vezelkabel zoalsbovengenoemd, worden via deze overgedragen en binnengeleid in de licht¬geleider 1.

Het licht L, binnengeleid in lichtgeleider 1, wordt gereflecteerddoor een gegroefd gedeelte van deze en werkzaam vanuit deze afgestraaldvoor gebruik bij verlichting en voor andere beoogde doeleinden.

In dit geval kan een in essentie uniforme afstraling van het lichtL van het gehele lichaam van de lichtgeleider worden bereikt wanneer de spiraal groef 2 op zodanige wijze wordt vervaardigd dat de spoed van despiraal P geleidelijk kleiner wordt of de groef zelf geleidelijk dieperwordt in de richting van het licht L. Bovendien, wanneer een reflec¬terende plaat 3, of iets soortgelijks, wordt geplaatst bij het eindop-pervlak van de lichtgeleider, treedt het licht dat gereflecteerd wordtdoor de reflecterende plaat de lichtgeleider 1 binnen en vervolgenswordt het vanuit deze afgestraald.

Zoals getoond in figuur 3, kan de lichtgeleider gebruikt wordenals zijnde hermetisch ingesloten in een halftransparante of transparan¬te houder 4 om de lichtgeleider te beschermen tegen schade door stotenen tevens om de mogelijkheid uit te sluiten dat een persoon zijn handverwondt aan de rand van het groefvormig of concave gedeelte. Boven¬dien, kan de lichtgeleider wanneer hij aldus beschermd in een houderwordt gebruikt in water als lichtbron voor het cultiveren vanchlorella, beschermd worden tegen een soort aanslag die op zijn opper¬vlak ontstaat.

Omdat de lichtgeleider omgeven is door een luchtlaag 5 in de hou¬der, kan het licht via deze worden afgestraald onder een gewenste hoeken/of verstrooid al naargelang nodig is.

Indien de lichtgeleider zonder de beschermende houder wordt ge¬bruikt in water, wordt zijn groefvormig of concave gedeelte 2 gevuldmet water, hetgeen tot gevolg heeft dat het licht slechts wordt afge-straald van het beperkte eindoppervlak van de lichtgeleider omdat de1ichtreflectiecoëfficiënt bij het groefvormige of concave gedeelte2 nauwelijks verandert.

In de bovengenoemde 1ichtradiator bevindt zich een tussenruimte 5tussen de lichtgeleider 1 en de houder 4. In het geval dat men eengroot aantal van genoemde lichtradiators wil plaatsen in een bassin meteen oplossing voor het cultiveren van chlorella, kan de dichtheid vande lichtgeleiders worden verminderd in overeenstemming met het totaalvan de bovengenoemde tussenruimten.

Het voorgaande in aanmerking genomen wordt een 1 ichtradiator, ge¬schikt voor gebruik in water, bijvoorbeeld een lichtbron voor het cul¬tiveren van chlorella, reeds lange tijd gewenst.

Figuur 4 toont een 1ichtradiator uitgevoerd volgens de onderhavigeuitvinding. In figuur 4 duidt het cijfer 4 een 1 ichtgeleidingsstaaf aanop welke zich een groefvormig of concaaf gedeelte 2 bevindt. Op dezelf¬de wijze zoals vermeld in stand der techniek, wordt het licht L, bin¬nengeleid in de 1ichtgeleidingsstaaf 1, gereflecteerd bij het groef¬vormige of concave gedeelte 2 en vanuit dit gedeelte afgestraald.

Volgens de onderhavige uitvinding wordt een lichtgeleiderstaafnauwsluitend aangebracht in een transparante buis 6 teneinde demogelijkheid van vollopen van het groefvormige of concave deel van delichtgeleiderstaaf uit te sluiten en derhalve de werkzame afstraling) van het licht via de transparante buis 6 te realiseren. Indien dezetransparante buis van het thermische krimptype iss kan deze gemakkelijkworden aangebracht op het oppervlak van de lichtgeleiderstaaf.

De constructie en de vorm van het groefvormige of concave gedeeltezijn niet beperkt tot die welke getoond worden in figuur 4.

I Het genoemde gedeelte van de lichtgeleiderstaaf kan vervaardigdworden in de vorm van een ring of discontinue concave vormen op iederegewenste plek op het lichaam van de staaf zoals getoond in figuur 5. Inde bovengenoemde uitvoering wordt het gehele oppervlak van delichtgeleiderstaaf 1 bedekt door de transparante buis 6. Het is ookmogelijk een reflecterend element 8 te monteren of te hechten aanieder groefvormig of concaaf gedeelte zoals getoond in figuur 6.

Wanneer het lichtdoorlatende uiteinde van de lichtgeleiderstaaf wordtvoorzien van een reflecterende spiegel 3, zoals bovengenoemd onder deuitvoering volgens de stand der techniek, kan het geheel van het lichtdat in de lichtgeleiderstaaf 1 wordt binnengeleid effectief wordenafgestraald in de richting van de staaf 1.

De figuren 7 en 8 zijn constructie-aanzichten ter verklaring vande respectieve licht-afstraal inrichtingen uitgevoerd volgens deonderhavige uitvinding. In figuren 7 en 8 is cijfer 14 een optischevezel kabel zoals genoemd in figuur 1, 9 een connector bevestigd aan hetlichtemitterend uiteinde van genoemde optische vezel kabel 14, 1 eenlichtradiator omvattend een lichtgeleiderstaaf vervaardigd uitacryl hars of iets dergelijks, en 6 een transparante buis van hetthermische krimptype. Zoals getoond in figuur 7 heeft de connector 9ten minste bij zijn open uiteinde inwendige schroefdraad 9a en heeftradiator 1 uitwendige schroefdraad la bij zijn ene uiteinde door middelvan welke genoemde radiator verbonden is met de schroefdraad 9a vangenoemde connector. De radiator kan worden gebruikt wanneer zijnschroefdraadgedeelte la in het schroefdraadgedeelte 9a van de connectorwordt geschroefd.

In de uitvoering die in figuur 7 wordt getoond, heeft delichtradiator een tapse lichtgeleiderstaaf 1, met schroefdraad la bijde omtrek van het uiteinde met grote diameter en een spiraal groef 2 bijzijn tapse gedeelte. De spiraalgroef 2 kan geselecteerd worden wat be¬treft zijn lengte en spoed. Derhalve kunnen lichtspreidingeigenschap- pen naar wens worden verkregen door het selecteren van een tapse hoekΘ, een spiraal spoed P en de juiste lengte van de spiraalgroef . In hetbijzonder, indien de tapse 1ichtgeleiderstaaf geen spiraalgroef 2heeft, worden lichtstralen die in de staaf worden binnengeleid hoofdza¬kelijk geëmitteerd vanuit het puntgedeelte lb van de staaf. Ander¬zijds, heeft de 1 ichtgeleiderstaaf een spiraalgroef 2 die hem in staatstelt de lichtstralen te emitteren vanuit een breed gedeelte met inbe¬grip van de punt. Bijvoorbeeld, in het geval dat de lichtradiator wordtingebracht in een opening van het menselijk lichaam zoals de mond, neusof anus, teneinde lichtstralen af te stralen voor het uitvoeren van me¬dische behandelingen aldaar, kan het licht niet alleen voorwaarts wor¬den afgestraald vanuit het puntgedeelte maar ook zijwaarts van uit hetcilindrische oppervlak van het eindgedeelte van de 1 ichtgeleiderstaaf.In het bijzonder kan de radiator eenvoudig worden ingebracht in de anusteneinde meer effectief de beoogde medische behandeling uit te voeren.

Figuur 8 is een aanzicht ter verklaring van een andere uitvoeringvan een lichtradiator volgens de onderhavige uitvinding. In figuur 8omvat de 1ichtradiator een cilindrische 1ichtgeleiderstaaf met een om-trekbeschrijvende spiraalgroef 2 die op zodanige wijze vervaardigd isdat zijn diepte groter wordt of zijn spiraal spoed kleiner wordt naarmate de groef dichter bij de punt lb van de staaf komt. Een dergelijkelichtradiator kan het licht gelijkmatig afstralen van het gegroefde ge¬deelte van zijn staaf en kan derhalve worden gebruikt als een lineairelichtbron.

Zoals blijkt uit de voorgaande beschrijving is het volgens de on¬derhavige uitvinding mogelijk om te voorzien in een lichtradiator dieeen diameter heeft welke bijna hetzelfde is als die van een lichtgelei-derstaaf. In het geval van het cultiveren van chlorella is het mogelijkeen groter aantal van genoemde lichtradiators te installeren teneindede produktie van chlorella te verhogen.

Claims (4)

1. Lichtradiator omvattend een lichtgeleiderstaaf die op zijn li-chaamsomtrek een groefvormig gedeelte of een concaaf gedeelte heeft, eneen transparante buis nauwsluitend aangebracht op de lichtgeTeiderstaafteneinde het groefvormige gedeelte of het concave gedeelte van de staafwaterdicht, af te dichten.

2. Lichtradiator volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat genoem¬de buis thermische krimpeigenschappen heeft.

3. Lichtradiator omvattend een lichtgeTeiderstaaf welke op zijnlichaamsomtrek een groefvormig gedeelte of een concaaf gedeelte heeft,met het kenmerk, dat op het groefvormige gedeelte of het concave ge¬deelte van de staaf een Tichtreflecterend orgaan is aangebracht enhieraan is bevestigd.

4. Lichtradiator volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat eeneindvlak van de lichtgeTeiderstaaf geconstrueerd is als een reflec¬terende spiegel.