Brevet FR2642146A1 — publié le 19900727

1. Dispositif à rayons solaires pour l'éclairement. La présente invention se rapporte à un dispositif à ray- ons solaires pour l'éclairement, et elle concerne plus particulié- rement une combinaison efficace d'un dispositif de captage des rayons solaires et d'un dispositif d'éclairement destiné à rayonner les rayons solaires captés par le dispositif de captage des rayons solaires. Le dispositif de captage des rayons solaires comporte un moyen de commande permettant d'effectuer la rotation d'un certain nombre de lentilles optiques de manière à toujours les orienter vers le soleil, une pluralité de cables conducteurs optiques (ou câbles à fibres optiques) dans lesquels sont guides les rayons solaires captés par ces lentilles. Le dispositif d'éclairement rayonne les rayons so- laires transmis par les câbles conducteurs optiques (ou câbles à fi- bres optiques). Le déposant de la présente demande à précédemment proposé un dispositif de captage des rayons solaires, logé dans une capsule. La capsule se compose d'une base cylindrique, d'une tête transparen- té en forme de dôme et d'une partie transparente intermédiaire qui re- lie la base.à la tête. Le dispositif de captage des rayons solaires comprend un grand nombre de lentilles (par exemple 7, 19... etc), un détecteur de direction des rayons solaires pour détecter la position du soleil, un cadre de support pour maintenir en un seul bloc les len- tilles et le détecteur, un premier arbre rotatif pour faire tourner ce cadre de support, un premier moteur pour faire tourner le premier arbre rotatif, un bras de support pour supporter les lentilles et le moteur, un deuxième arbre rotatif placé pour couper le premier arbre rotatif perpendiculairement à celui-ci, et un deuxième-moteur pour faire tourner le deuxième arbre rotatif. La position du soleil est dé- tectée au moyen du détecteur de direction des rayons solaires et son signal de détection commande le premier moteur et le deuxième moteur de manière à toujours orienter les lentilles vers le soleil, et la lumière solaire concentrée par les lentilles estguidée dans un câble conducteur optique (ou câble à fibres optiques) par l'intermédiaire de ses faces d'extrémité fixées aux foyers des lentilles. La lumière solaire guidée est transmise à travers le câble conducteur optique (ou câble à fibres optiques) en tout endroit o la lumière est néces- saire aux fins d'éclairement ou pour tout autre raison. On doit bien voir qu'un câble à fibres optiques se compose d'un faisceau de câbles simples, chacun de ceux-ci étant constitué d'un grand nombre de fi- bres optiques, et qu'un câble conducteur optique est un faisceau de plusieurs câbles à fibres optiques. Le dispositif de captage des rayons solaires ci-dessus men- tionné est destiné à concentrer les rayons solaires à travers des len- tilles et à les transmettre à travers un câble conducteur optique (ou câble à fibres optiques) en tout endroit o la lumière est nécessaire. Ce câble conducteur optique (ou câble à fibres optiques) est un fais- ceau de câbles dont les extrémités photoémettrices doivent être des- serrées et séparées les unes des autres afin de rayonner les rayons lumineux directement ou à travers des moyens optiques tels que des lentilles ou des dispositifs analogues. Cependant, ce procédé permet difficilement d'éclairer uniformément une zone complète. Lorsque la zone à éclairer est agrandie, le rayonnement lumineux perd anormale- ment de son intensité à la partie périphérique. En outre, dans le cas o le dispositif de captage des rayons solaires et le dispositif d'é- clairement sont construits sous la forme d'unités distinctes avec câ- blage distinct, la connexion mutuelle de leurs extrémités de câbles conducteurs optiques doit s'effectuer à l'aide d'un moyen spécial de connexion qui peut avoir comme conséquence une perte accrue de trans- mission lumineuse. Un objet de la présente invention est de fournir un dispo- sitif à rayons solaires pour l'éclairement qui permet de projeter u- niformément les rayons solaires sur une large zone et ne nécessite aucune connexion intermédiaire des câbles.tout en assurant que la perte de transmission lumineuse est minimale. La présente invention a encore pour objet de fournir un dispositif à rayons solaires pour l'éclairement, d'une grande effica- cité de captage et de transmission des rayons solaires. Un autre objet de la présente invention est encore de four- nir un dispositif d'éclairement par les rayons solaires, dont la cons- truction est analogue à celle d'un capteur de rayons solaires. 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 explicative d'un dispositif sui- vant l'art antérieur, précédemment proposé par le déposant de la pré- sente demande; - la figure 2 est une vue stéreographique en perspective montrant la construction d'un dispositif à rayons solaires pour l'é- clairement suivant la présente invention; - la figure 3 est une vue expliquant le principe d'utilisa- tion de ce dispositif; et - la figure 4 est une vue expliquant un autre exemple de réalisation de la présente invention.- La figure 1 est une vue entièrement en perspective pour ex- pliquer, à titre d'exemple, un dispositif de captage des rayons sblai- res, précédemment proposé-par le déposant de la présente demande. Sur la figure 1, une capsule 4 utilisable dans le dispositif de cap- tage des rayons solaires se compose d'une base cylindrique 1, d'une tête transparente 2 en forme de dôme, et d'une partie transparente in- termédiaire qui relie la base 1 à la tête 2. Comme le représente la figure 1, le dispositif 10 de captage des rayons solaires est logé dans la capsule 4. Le dispositif 10 de captage des rayons solaires com- prend un grand nombre de lentilles (par exemple, 7, 19... etc) 111 à 11n, un détecteur 12 de direction des rayons solaires pour détecter la position du soleil, un cadre 13 de support pour maintenir en un seul bloc les lentilles 111 à 11net le détecteur 12, un premier arbre rotatif 14 pour faire tourner ce cadre 13 de support, un premier mo- teur 15 pour faire tourner le premier arbre rotatif 14, un bras 16 de support pour supporter les lentilles 111 à 11n et le moteur 15, un deu- xième arbre rotatif 17 placé pour couper le premier arbre rotatif 14 perpendiculairement à celui-ci, et un deuxième-moteur, non représenté sur la figure 1, pour faire tourner le deuxième arbre rotatif 17. La position du soleil est détectée au moyen du détecteur 12 de direction des rayons solaires et son signal de détection commande le premier 264-2146 moteur et le deuxième moteur de manière à toujours orienter les len- tilles 111à lin vers le soleil, et la lumière solaire, concentrée par les lentilles 111 à 11n, est guidée dans un câble conducteur op- tique (ou câble à fibres optiques), non représenté sur la figure 1, par l'intermédiaire de ses faces d'extrémité fixées aux foyers des lentilles. La lumière solaire guidée est transmise à travers le câ- ble conducteur optique (ou câble à fibres optiques) en tout endroit o la lumière est nécessaire aux fins d'éclairement ou pour tout au- tre raison. On doit bien voir qu'un câble à fibres optiques se com- pose d'un faisceau de câbles simples, chacun de deux-ci étant consti- tuée d'un grand nombre de fibres optiques, et qu'un câble conducteur optique est un faisceau de plusieurs câbles à fibres optiques. Le dispositif de captage des rayons solaires ci-dessus men- tionné est destiné à concentrer les rayons solaires à travers des lentilles et à les transmettre à travers un câble conducteur optique (ou câble à fibres optiques) en tout endroit o la lumière est néces- saire. Ce câble conducteur optique (ou câble à fibres optiques) est un faisceau de câbles dont les extrémités p;ctoiettrices doivent être desserrées et séparées les unes des autres afin de rayonner les rayons lumineux directement ou à travers des moyens optiques tels que des lentilles ou des moyens analogues. Cependant, ce procédé permet diffi- cilement d'éclairer uniformément une zone complète. Lorsque la zone à éclairer est agrandie, le rayon lumineux perd anormalement de son intensité à la partie périphérique. En outre, dans le cas o le dis- positif de captage-des rayons solaires et le dispositif d'éclaire- ment sont construits sous la forme d'unités distinctes avec câblage distinct, la connexion mutuelle de leurs extrémités de câbles conduc- teurs optiques doit s'effectuer à l'aide d'un moyen spécial de connex- ion qui peut avoir comme conséquence une perte accrue de transmission lumineuse. En raison des inconvénients ci-dessus de l'art antérieur, la présente invention a été créée pour fournir un dispositif à ra- yons solaires pour l'éclairement, qui permet de projeter uniformé- ment les rayons solaires sur une large zone et ne nécessite aucune connexion intermédiaire des câbles tout en assurant que la perte de transmission lumineuse est minimale. La figure 2 est une vue stérêographique en perspective pour expliquer un dispositif d'éclairement par les rayons solaires, cons- tituant un exemple de réalisation de la présente invention. Ce dis- positif se compose fondamentalement d'un dispositif I de captage des rayons solaires, d'un câble conducteur optique II (eu câble à fibres optiques) et d'un dispositif III d'éclairement (dispositif de pro- jection de la lumière). Le dispositif I de captage des rayons so- laires a une conception analogue à celle du dispositif suivant l'art antérieur représenté- à la figure 1 et, par conséquent, les pièces qui sont analogues à celles qui ont été précédemment décrites avec référence à la figure 1, sont désignées par les mêmes références nu- mériques et l'explication détaillée de leurs fonctions a été omise. Comme on l'a décrit ci-dessus, les rayons solaires captés par le dis- positif I de captage des rayons solaires sont guidés dans les câbles conducteurs optiques (ou câbles à fibres optiques) à travers leurs extrémités photoréceptrices, non représentées sur la figure 2, dis- posées prés des foyers des lentilles 11 montées dans le cadre 13 de support, et ces câbles correspondant aux lentilles 111, 112,. 11n sont groupés ensemble en faisceaux pour former un ou plusieurs câbles mixtes II qui sont passés dans un bras 16 de support et sortis de la base 1. Un câble conducteur optique (ou câble à fibres optiques) II, sorti du dispositif I de captage des rayons solaires, est amené - ensuite au dispositif III d'éclairement de la pièce par une ouverture -25 pratiquée dans le plafond de la pièce. Ce dispositif III d'éclairement comporte le même nombre de lentilles que le dispositif I de captage des rayons solaires. Les lentilles 111, 112,... 11n du dispositif I de-captage des rayons solaires correspondent respectivement aux len- tilles lial, 11a2,... Ian du dispositif 1II d'éclairement et elles sont couplées les unes aux autres au moyen de câbles conducteurs op- tiques unitaires 51 à 5n qui constituent le câble conducteur optique (ou câble à fibres optiques) II. Les lentilles 11al à 1lan du dis- positif III d'éclairement par projection de lumière sont maintenues enun seul bloc par un-cadre 13 de support qui est monté dans un bol- tier 6 recouvert d'un couvercle 2a transparent à l'avant. Ce boi- tier 6 est monté fou sur les parties 71 de support du bras 7, et ce bras 7 est monté fou en son centre sur une partie 81 du tuyau 8 de support fixé au plafond 100 de la pièce, de sorte que la lumière peut être projetée dans n'importe quelle direction souhaitée. Lors- que les parties 71 et 81 de support sont pourvues de moteurs distincts pour les faire tourner sur leurs axes, on peut choisir n'importe quel- le direction souhaitée de projection de la lumière en télécommandant chacun de ces moteurs. La figure 3 est une vue représentant un couplage d'une len- tille d'entrée et d'une lentille de sortie pour expliquer la relation entre le dispositif I de captage des rayons solaires; le câble con- ducteur optique II et le dispositif III d'éclairement. La lumière so- laire "S" concentrée par une lentille 11 d'entrée montee sur le cadre 13 de support, pénètre dans un câble conducteur optique 5S par son extrémité d'entrée placée prés du foyer de la lentille d'entrée. L'ex- trémité d'entrée du câble conducteur optique 5S est adaptée dans un montage 132 au centre de la plaque 131 de fixation prévue au fond du - cadre 13 de support du dispositif I de captage des rayons solaires, tandis que l'extrémité de sortie du câble est adaptée dans un monta- ge 132a prévu sur une plaque 131a de fixation du cadre 13a de support du dispositif III d'éclairement. Le montage 132a est placé près d'un foyer de la lentille 11a à travers laquelle sont projetés des rayons solaires parallèles "L". On peut régler la position du montage 132a par rapport à la plaque 131a de fixation de manière à faire varier la zone à éclairer par les rayons solaires. Dans ce cas, il est es- sentiel de maintenir le montage écarté de la lentille 11a d'une distance nécessaire pour rayonner les rayons solaires à travers la lentille sous un angle égal ou supérieur à celui des rayons lumi- - neux parallèles, c'est-à-dire ne permettant pas la convergence des rayons lumineux. Il est préférable de rayonner les rayons lumineux à travers la lentille sous un angle divergent intérieur à 9. Cepen- dant, on peut également utiliser une lentille concave pour diffuser plus largement la lumière et, en outre, adopter une plaque diffu- sante demi-transparente au lieu de la plaque transparente 2a. La figure 4 est une vue représentant un autre exemple de réalisation de la présente invention. Sur la figure 4, un disposi- tif I de captage des rayons solaires et des dispositifs IIIA, IIIB, IIIC et IIID d'éclairement sont illustrés schématiquement. A titre d'exemple, les lentilles du dispositif I de captage des rayons so- laires sont divisés en quatre groupes égaux 11A, 11B, 11C et 11D, et les rayons solaires captés par ces groupes de lentilles sont transmis par des câbles conducteurs optiques correspondants (ou câbles à fi- bres optiques) 5A, 5B, 5C et 5D aux dispositifs IIIA, IIIB, IIIC et IIID d'éclairement (placés aux endroits désirés) d'o les rayons so- laires répartis passent dans des groupes correspondants de lentilles 11A', 11B', 11C' et 11D' de projection et sont projetés dans les di- rections souhaitées. Par exemple, en choisissant la direction du rayon- nement lumineux venant des dispositifs IIIA, IIIB, IIIC et IIID d'é- clairement placés respectivement aux quatre coins d'un espace 101 matérialisé par une ligne en traits d'axe avec double point, on peut créer une variété d'éclairements impressionnants. Comme il apparaît d'après la description qui précède, con- formément à la présente invention, on peut fournir un dispositif à rayons solaires pour un éclairement à haut rendement en captant et en transmettant des rayons solaires car le dispositif est construit de manière à capter effectivement les rayons solaires en suivant le mou- vement du soleil, à transmettre les rayons solaires captés dans des câbles conducteursoptiques (ou câbles à fibres optiques) directement (c'est-à-dire sans connexions intermédiaires provoquant une perte de transmission lumineuse) aux lentilles correspondantes de projection de la lumière des dispositifs d'éclairement placés aux endroits dé- sirés, et à rayonner à travers ces lentilles les rayons solaires trans- mis. En outre, le coût de fabrication du dispositif à rayons solaires pour l'éclairement peut être fortement réduit car à la fois le dispo- sitif de captage des rayons solaires et le dispositif d'éclairement sont de construction simple mais similaire en ce qui concerne le mon- tage des lentilles optiques et des câbles conducteurs optiques. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de ré- alisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire suscep- tible de variantes et de modifications qui apparaîtront à l'homme de l'art. 26 42146 REVENDICATIONS 1. Dispositif à rayons solaires pour l'éclairement, carac- térisé en ce qu'il comprend un dispositif (I) de captage des rayons solaires qui comporte une pluralité de lentilles optiques (111 à 11n) pour concentrer les rayons solaires, une pluralité de câbles conducteurs optiques (II) (ou câbles à fibres optiques) dont les extrémités photoréceptrices sont placées aux foyers des lentilles optiques (111 à iln), et un détecteur (12) pour détecter la direc- tion des rayons solaires et créer un signal de commande qui oblige les lentilles (11 à 11n) à s'orienter vers le soleil et qui, de ce fait, introduit les rayons solaires dans les câbles conducteurs op- tiques (II) (ou câbles à fibres optiques), et un dispositif (III) d'éclairement pour recevoir les rayons lumineux transmis par les câ- bles conducteurs optiques (II) (ou câbles à fibres optiques) et pour les rayonner à travers ses lentilles (lial à 1an) dis.posées en face des extrémités photoémettrices des câbles conducteurs optiques (II) (ou câbles à fibres optiques). 2. Dispositif à rayons solaires pour l'éclairement suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'une pluralité de dispositifs (III) d'éclairement sont utilisés et en ce que les câbles conducteurs optiques II (ou câbles à fibres optiques) sont connectés à ces dis- positifs (III) d'éclairement. 3. Dispositif à rayons solaires pour l'éclairement suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la direction du rayon- nement lumineux venant du dispositif (III) d'éclairement est varia- ble. 4. Dispositif à rayons solaires pour l'éclairement suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les extrémités photoémettrices des câbles conducteurs optiques (II) (ou câbles à fibres optiques) sont placées près des foyers des lentilles optiques (ilal à 1an) des dispositifs (III) d'éclairement.