Brevet FR2635370A1 — publié le 19900216

) Radiateur de lumière. La présente invention se rapporte à un radiateur de lumière capable de rayonner de manière efficace et diffuse dans l'eau ou dans d'autres endroits malpropres la lumière transmise par un cible ' fibres optiques ou un moyen analogue, et elle concerne en particulier un radiateur de lumière à utiliser de préférence commne source d'énergie lumineuse pour la photosynthèse servant à produire des chlorelles et d'autres substances organiques analogues. Au cours des dernières années, en relation avec la nécessité des économies d'énergie, l'utilisation efficace de l'énergie solaire a été activement étudiée et développée dans divers domaines. L'utilisa- tion la plus efficace de l'énergie solaire se fait sous forme d'énergie lumineuse sans qu'elle soit transformée ensuite en énergie thermique ou Electrique. Tenant compte de ce fait, le déposant de la présente deman- de a proposé divers procédés et systèmes permettant de canaliser des rayons solaires concentrés à l'aide d'un système de lentilles, ou moyen analogue, dans un câble à fibres optiques et à les transmettre partout oh la lumière est nécessaire pour l'éclairement ou pour d'autres rai- sons, par exemple pour favoriser la culture de plantes, pour faire reproduire des chlorelles, pour nourrir des poissons, pour appliquer des traitements de beauté à l'aide de bains de soleil, pour appliquer des traitements médicaux par rayonnement lumineux, etc. Si les rayons lumineux sont amis à partir de l'extrémité sectionnée d'un câble fibres optiques, ils ne peuvent âtre rayonnes que dans un angle réduit de rayonnement d'environ 46 car les rayons lumineux concentres présen- tent une certaine directivitg. Par conséquent, on peut très bien ne pas obtenir le rayonnement lumineux souhaité pour les raisons mentionnées plus haut si la lumière est directement émise I partir de l'extrémité sectionnée du câble à fibres optiques. Pour éliminer cet inconvénient, le déposant de la présente demande a proposé également divers types de radiateurs de lumiire qui peuvent diffuser efficacement les rayons lumineux transmis par un câble à fibres optiques et les rayonner en n'importe quel endroit souhaité. Dans les piscicultures, l'alimentation des petits poissons exi- ge une grande quantité de zooplancton qui se nourrit de chlorelles afin de se reproduire. Pour qu'elles se reproduisent efficacement, on doit absolument apporter aux chlorelles de la lumière solaire et du gaz car- bonique. En général, lorsque les chlorelles prolifèrent, la lumière est interceptée et ne peut atteindre les chlorelles qui se trouvent dans les zones plus profondes, c'est-à-dire que la lumière qui est intercep- tée ne peut être répartie uniformément entre toutes les chlorelles. En raison de cet inconvénient, le déposant de la présente demande a propo- sé dans le passé divers dispositifs de culture des chlorelles, qui per- mettent de fournir uniformément l'énergie lumineuse à toutes les chlo- relles dans un bassin de culture a l'aide d'un grand nombre de sources "ponctuelles" de lumière disposées correctement dans le bassin. Un radiateur de lumière précédemment proposé par le déposant de la présente demande comprend un guide optique et une rainure creusée en hélice i la surface de ce guide optique. La lumière introduite dans le guide optique, est réfléchie par sa partie rainurée et est rayonnée efficacement par cette dernière pour l'éclairement et pour d'autres raisons recherchées, comme on l'a men- tionné ci-dessus. Dans ce cas, on peut obtenir un rayonnement sensiblement uni- forme de la lumière par l'ensemble du corps du guide optique si la rai- nure hélicoïdale est faite de manière telle que le pas de l'hélice se resserre progressivement ou que la rainure elle-même devient progressi- vement plus profonde dans la direction de la lumière. En outre, lors- qu'une plaque réfléchissante, ou un élément analogue, est placée sur la face d'extrémité du guide optique, la lumière réfléchie par la plaque réfléchissante pénètre dans le guide optique et est ensuite rayonnée par ce dernier. Le guide optique peut être enfermé hermétiquement dans un bot- tier semi-transparent ou transparent qui le protège des chocs et qui écarte également la possibilité de blessure aux mains des personnes par le bord de sa partie rainurée ou concave. De plus, lorsque le guide optique, ainsi protégé dans un bottier, est utilisé dans l'eau comme source lumineuse pour la culture des chlorelles ou pour l'alimentation des poissons, sa surface peut 'tre protégée contre la formation d'un genre de dgpôt. Du fait que le guide optique est entouré d'une couche d'air dans le bottier, la lumière peut être rayonnée à travers cette couche SOUS un angle souhaité et (ou) elle peut être diffusée selon les besoins. Si on utilise le guide optique dans l'eau, sans le bottier pro- tecteur, sa partie rainurée ou concave se remplit d'eau et, par conse- quent, la lumière.est rayonnée seulement par la surface limitée d'ex- trSnité du guide optique car le coefficient de réflexion de la lumière varie à peine dans la partie rainurée ou concave. Dans le radiateur de lumière ci-dessus mentionné, il existe un intervalle entre le guide optique et le bottier. Lorsqu'on dispose un grand nombre de ces radiateurs de lumière dans un bassin rempli d'une solution pour la culture des chlorelles, on peut réduire la densité des guides optiques en rapport avec la totalité des intervalles ci-dessus mentionnés. La présente invention a pour objet de fournir un radiateur de umitère approprié à l'utilisation comme source lumineuse pour cultiver des chlorelles et des organismes aquatiques et pour favoriser la photo- synthèse elle-meme. Un autre objet de la présente invention est de fournir un radiateur de lumière ayant un diamètre presque analogue à celui d'une tige formant guide optique. La présente invention sera bien comprise à la lecture de la description suivante faite en relation avec les dessins ci-joints, dans lesquels: -la figure 1 est une vue illustrant un dispositif de captage des rayons solaires, ce dispositif servant d'exemple pour un système permettant d'introduire des rayons solaires dans un cable à fibres optiques; -la figure 2 est une vue explicative d'un exemple pratique pour lntroduire des rayons solaires dans un câble à fibres optiques; - la figure 3 est une vue explicative d'un ex.mple de réalisa- tion d'un radiateur de lumière précédemment proposé par le déposant de la présente demande; - les figures 4 à 6 illustrent respectivement des radiateurs de' lumière qui constituent des exemples de réalisation de la présente invention; et - les figures 7 et 8 sont des vues expliquant la construction des radiateurs de lumière respectifs qui constituent des exemples de réalisation de la présente invention. La figure 1 est une vue de construction destinée à illustrer, à titre d'exemple, un dispositif de captage des rayons solaires pour gui- der la lumière solaire dans le câble à fibres optiques précédemment mentionné. Sur la figure 1, la référence numérique 10 désigne une cap- sule transparente, 11 une lentille de Fresnel, 12 un porte-lentille, 13 un détecteur de positionnement du soleil, 14 une fibre optique ou un câble à fibres optiques composé d'un grand nombre de fibres optiques dont les surfaces d'extrémité photoréceptrices sont placées dans le plan focal du système de lentille de Fresnel, 15 un support de câble à fibres optiques, 16 un bras, 17 un moteur à impulsions, 18 un arbre rotatif horizontal actionné par le moteur 17 à impulsions, 19 une base supportant la capsule protectrice 10, 20 un autre moteur à impulsions et 21 un arbre rotatif vertical actionné par le moteur 20 à impul- sions. La direction du soleil est détectée à l'aide du détecteur 13 de position du soleil et son signal de détection commande respectivement les moteurs 17 et 20 des arbres rotatifs horizontal et vertical 18 et 21, de manière à toujours orienter vers le soleil le détecteur de posi- tion du soleil, et la lumière solaire concentrée par la lentille 11 est guidée dans le câble 14 à fibres optiques par l'intermédiaire de sa face d'extrémité fixée au foyer de la lentille. Tous les guides opti- ques 14, placés séparément à chaque lentille, sont groupés en un fais- ceau de câble à fibres optiques, dont l'extrémité est amenée en tout endroit o le rayonnement lumineux est nécessaire pour les raisons ci- dessus mentionnées. La figure 2 est une vue expliquant la manière de guider dans le câble à fibres optiques les rayons solaires captés par la lentille 11 ci-dessus mentionnée. Sur la figure 2, la référence numérique 11 dési- gne une lentille de Fresnel et 14 un guide optique qui reçoit la lumiè- re solaire concentrée par la lentille 11 et qui transmet cette lumière à tout endroit désiré. Dans le cas o la lumière du soleil est concen- trie à l'aide du système de lentilles, l'image solaire a une partie centrale composée de lumière quasi blanche et une partie circonféren- tielle contenant une grande quantité de composantes de lumière dont les longueurs d'onde correspondent au foyer du système de lentilles. Ceci , revient I dire que, dans le cas de la concentration de la lumière du soleil a l'aide du système de lentilles, le foyer et la dimension de l'image solaire varieront en fonction des longueurs d'onde des compo- santes de la lumière. Par exemple, la lumière de couleur bleue ayant une courte longueur d'onde donne une image solaire de diamètre D1 au point PI. En outre, la lumière de couleur verte donne une image solaire de diamntre D2 au point P2 et la lumière de couleur rouge donne une image solaire de diamètre D3 au point P3. En conséquence, conmme le représente la-figure 2, quand les surfaces d'extrémité photoréceptrices des guides optiques sont fixea- au point P1, on peut capter la lumière du soleil contenant une grande quantité de composantes de couleur bleue à sa partie circonfúrentielle. Lorsque les surfaces d'extrémité photo- réceptrices des guides optiques sont fixées au point P2, on peut capter la lumière du soleil contenant une grande quantité de composantes de couleur verte à sa partie circonfgrentielle. Quand les surfaces d'ex- trinité photoréceptrices du cible à fibres optiques sont fixées au point P3, on peut capter la lumière du soleil contenant une grande quantité de composantes de couleur rouge à sa partie circonférentielle. Dans chaque cas, le diamître du guide optique 14 peut être choisi en fonction des composantes de lumière I capter. Par exemple, les diamè- tres requis des cibles à fibres optiques sont respectivement Dl, D2 et D3, en fonction des couleurs des rayons lumineux à accentuer, c'est-I- dire les couleurs bleue, verte et rouge. De la sorte, on peut gconomi- ser la quantité requise de guides optiques et, de ce fait, la lumière solaire contenant de nombreuses composantes de la couleur souhaite peut atre captée très efficacement. Et de plus, comme le représente la figure 2, si le diamètre de la surface d'extrgmité réceptrice de lumière du guide optique est por- t& a Do, on peut capter la lumière visible contenant toutes les compo- santes de sa longueur d'onde. Le cible 14 à fibres optiques peut âtre préalablement fixé au foyer du système de lentilles pendant le proces- sus de fabrication ou on peut lui laisser une certaine liberté de réglage dans le sens axial du système de lentilles, permettant à l'uti- lisateur de régler et de fixer les guides optiques selon la couleur de la lumière qu'il souhaite obtenir. En choisissant la longueur d'onde des composantes de la lumière à introduire dans le câble à fibres opti- ques, on peut utiliser plus efficacement le système de rayonnement de la lumière dans des buts variés. La figure 3 est une vue explicative en coupe, à grande échelle, d'un radiateur de lumière précédemment proposé par le déposant de la présente demande. Sur la figure 3, la référence numérique 1 désigne un guide optique et 2 une rainure creusée en hélice à la surface du corps de ce guide optique. Les rayons solaires ou les rayons de lumière artificielle con- centrés à l'aide de lentilles et guidés dans un câble à fibres optiques comme on l'a mentionné précédemment, sont transmis par celui-ci et introduits dans le guide optique 1. La lumière L, introduite dans le guide optique 1, est réfléchie par une partie rainurée de celui-ci et est rayonnée efficacement par cette dernièrepour l'éclairement et pour d'autres raisons recherchées. Dans ce cas, on peut obtenir un rayonnement sensiblement uni- forme de la lumière L par l'ensemble du corps du guide optique si la rainure hélicoïdale 2 est faite de manière telle que le pas P de l'hélice se resserre progressivement ou que la rainure elle-même devient progressivement plus profonde dans la direction de lumière L. En outre, lorsqu'une plaque réfléchissante 3, ou un élément analogue, est placée sur la face d'extrémité du guide optique, la lumière r6flé- chie par la plaque réfléchissante pénètre dans le guide optique 1 et est ensuite rayonnée par ce dernier. Comme le représente la figure 3, on peut enfermer hermétique- ment le guide optique dans un bottier semi-transparent ou transparent 4 qui le protège des chocs et qui écarte également l'éventualité de bles- sures aux mains par le bord de sa partie rainurée ou concave. De plus, lorsque le guide optique, ainsi protégé dans un bottier, est utilisé dans l'eau comme source lumineuse pour la culture des chlorelles, sa surface peut être protégée contre la formation d'un genre de déipt. Du fait que le guide optique est entouré d'une couche d'air 5 dans le bottier, la lurmièfe peut être rayonnée à travers cette couche sous un angle souhaiti et (ou) elle peut être diffusée selon les besoins. Si on utilise le guide optique dans l'eau, sans le bottier pro- tecteur, sa partie rainur6e ou concave 2 se remplit d'eau et, par con- séquent, la lumière est trayonnée seulement par la surface limitée d'ex- trimiti du guide optique car le coefficient de réflexion de la lumière ne varie presque pas dans la partie rainurée ou concave 2. Dans le radiateur de lumière ci-dessus mentionné, il existe un intêvalle 5 entre le guide optique 1 et le bottier 4. Lorsqu'on dispose un grand nombre de ces radiateurs de lumière dans un bassin rempli d'une solution pour la culture des chlorelles, on peut réduire la densite des guides optiques en rapport avec la totalité des intervalles ci-dessus mentionnés. En raison de ce qui précède, un radiateur de lumière approprié à l'uttlisatidn dans l'eau, par exemple, comme source iumineuse pour cultiver des chlorelles, est souhaité depuis longtemps. La figure 4 représente un radiateur de lumière qui constitue un exemple de réalisation de la pr6sente invention. Sur la figure 4, la rifirenca numérique I désigne une tige formant guide optique et compor- tant i saà surface une partie rainurée ou concave 2. Comme on l'a merr- tionng dans l'art antérieur, la lumière L, introduite dans la tige for- mant guide optique 1, est réfléchie dans la partie rainurée ou concave 2 et est rayonnée par cette dernière. Selon la priesente invention, une tige formant guide optique est montée avec un embottement serré dans un tube transparent 6 de manière I iviter la possibilité de remplissage de la partie rainurée ou concave de la tige formant guide optique et, par conséquent, de manière I obte- nir le rayonnement efficace de la lumière à travers le tube transparent 6. Si ce dernier est du type thermiquement ritractable, on peut facile- ment l'embotter sur la surface de la tige formant guide optique. La construction et la forme de la partie rainurée ou concave ne sont pas limitées à celles que représente la figure 4. 263537 0 Cette partie de la tige formant guide optique peut être en anneau ou présenter des formes concaves discontinues en n'importe quel point souhaité du corps de la tige comme le représente la figure 5. Dans l'exemple de réalisation ci-dessus mentionné, la totalité de la surface de la tige formant guide optique 1 est enfermée dans le tube transparent 6. On peut également coincer ou insérer un élément réflé- chissant 8 dans chaque partie rainurée ou concave comme le représente la figure 6. Lorsque l'extrémité de sortie de la tige formant guide optique est pourvue d'un miroir réfléchissant 3, comme on l'a mentionné dans l'exemple de réalisation suivant l'art antérieur, la totalité de la lumière introduite dans la tige 1 formant guide peut être efficace- ment rayonnée dans le sens de la tige 1. Les figures 7 et 8 sont des vues expliquant la construction des dispositifs respectifs de rayonnement de lumière qui constituent des exemples de réalisation de la présente invention. Sur les figures 7 et 8, la référence numérique 14 désigne un cfble à fibres optiques comme on l'a mentionné sur la figure 1, 9 un connecteur fixé à l'extrémité photoémettrice de ce câble 14 à fibres optiques, 1 un radiateur de lumière comprenant une tige formant guide optique constituée d'une résine acrylique ou d'une matière analogue et 6 un tube transparent du type thermiquement r9tractable. Comme le représente la figure 7, le connecteur 9 comporte un filet intérieur 9a au moins dans sa partie d'extrémité ouverte, tandis que le radiateur 1 possède un filet exté- rieur la à son extrémité par laquelle le radiateur est relié au filet 9a du connecteur. Le radiateur peut être utilisé lorsque sa partie filetée la est en prise avec la partie filetée 9a du connecteur. Dans l'exemple de réalisation représenté sur la figure 7, le radiateur de lumière comprenant une tige conique formant guide optique 1, porte un filet la à la périphérie de son extrémité de grand diamè- tre, et une rainure hélicoïdale 2 dans sa partie conique. La rainure hélicoïdale 2 peut être choisie en fonction de sa longueur et de son pas. En conséquence, on peut obtenir n'importe quelle caractéristique souhaitée de distribution de la lumière en choisissant l'angle e de conicité, le pas P de l'hélice et la longueur appropriée de la rainure hélicoïdale. En particulier, si la tige conique formant guide optique 1 ne comporte pas de rainure( hélicoidale 2, les rayons lumineux intro- duits dans la tige seront émis principalement par la partie lb consti- tuant la pointe de la tige. Par ailleurs, la tige formant guide optique présente une rainure.hélico!dale 2 lui permettant d'émettre les rayons lumineux depuis une large partie comprenant la pointe. Par exemple, dans le cas o le radiateur de lumière est introduit dans une cavité du corps husmain telle que la bouche, le nez ou l'anus afin de rayonner des rayons lumineux permettant d'appliquer des traitements médicaux à ces parties du corps, la lumière peut être rayonnée non seulement vers l'avant par la partie constituant la pointe mais également sur les c8tis par la surface cylindrique de la partie d'extrémité de la tige foraant guide optique. En particulier, le radiateur peut 8tre facile- ment placé dans l'anus pour appliquer plus efficacement le traitement midical recherché. La figure 8 est une vue expliquant un autre exemple de réalisa- tion d'un radiateur de lumière suivant la présente invention. Sur la figure 8, le radiateur de lumière comprend une tige cylindrique formant guide optique et dotie à sa piriphirie d'une rainure hélicoïdale 2 qui est creusée de manière que sa profondeur augmente ou que le pas de son hblice se resserre au fur et à mesure que la rainure se rapproche de la pointe lb de la tige. Un radiateur de lumière de ce type peut rayonner uniformament la lumière depuis la partie rainurée de sa tige et on'peut donc l'utiliser comme source linéaire de lumière. Comme on peut le voir par la description qui précède, la pré- sente invention permet de fournir un radiateur de lumière dont le dia- mitre est presque identique à celui d'une tige formant guide optique. Dans le cas de la culture des chlorelles, on peut mettre en place un grand nombre de ces radiateurs de lumière en vue d'augmenter la produc- tion de chlorelles. La présante invention n'est pas limitée aux exemples de r6ali- sation qui viennent d'Stre décrits, elle est au contraire susceptible de variantes et de modifications qui apparaîtront à l'homme de l'art. R E V E N D I CATIONS 1. Radiateur (1) de lumière, caractérisé en ce qu'il comprend une tige formant guide optique présentant une partie rainurée ou une partie concave (2) à la périphérie de son corps et un tube transparent (6) monté avec un emboîtement serré sur la tige formant guide optique afin de constituer un joint étanche à l'eau avec la partie rainurée ou partie concave (2) de la tige. 2. Radiateur (1) de lumière suivant la revendication 1, carac- térisé en ce que ce tube (6) est thermiquement r6tractable. 3. Radiateur (1) de lumière comprenant une tige formant guide optique présentant une partie rainurée ou une partie concave (2) à la périphérie de son corps, caractérisé en ce qu'un élément (8) réfléchis- sant la lumière est fixé et entièrement monté sur la partie rainurée ou la partie concave (2) de la tige. 4. Radiateur (1) de lumière suivant la revendication 1, carac- térisé en ce qu'une face d'extrémité de la tige formant guide optique est construite comme un miroir réfléchissant (3).