Brevet FR2644225A1 — publié le 19900914

"-Dispositif de rayonnement de lumière La présente invention se rapporte à un dispositif de rayonnement Xe lumière qui est capable d'introduire des rayons solaires focalisés par des lentilles ou analogue à l'intérieur d'un câble de guidage de lumière, de les transmettre à travers celui-ci jusqu'en un endroit éloigné et de les émettre à partir du câble sur des p'bjets -tels que.des plantes. Au cours de ces dernières années, on s'est intéressé de plus en plus à l'énergie solaire et à la manière de l'utiliser efficacement. les différentes applications de l'énergie solaire ont fait l'objet d'études intensives et de mises au point dans divers domaines. On sait que la manière la plus efficace d'utiliser l'énergie solaire onsiste à employer celle-ci sous la forme d'énergie lumineuse, sans )a convertir en énergie thermique ou électrique, et donc sans perte d'énergie par conversion. On a proposé de capter les rayons solaires XJ l'extérieur et de les transmettre à travers un câble de guidage de lumière jusqu'à tout endroit nécessitant de la lumière comme, par exemple, pour l'éclairage ou la culture de plantes dans une pièce, pour l'élevage de poissons et la culture de plantes dans la mer, ou encore comme source de lumière pour la propagation de chlorelles ou l'amélioration de la santé d'êtres humains. Quel que soit le cas, lorsque les rayons lumineux émis depuis l'extrémité d'un câble de guidage de lumière sont utilisés pour un éclairage ou à d'autres -2- fins, il est souhaitable de les diffuser sous un angle important par rapport à l'axe du câble de guidage de lumière. Cependant, il est difficile d'obtenir un rayonnement de lumière largement diffusé présentant-la répartition uniforme voulue. La présente invention a pour objet de proposer un dispositif de rayonnement de lumière qui soit à même d'émettre de manière efficace et régulière des rayons solaires captés par.l'intermédiaire d'un système de lentille et de les transmettre à travers un câble de guidage de lumière. Afin de réaliser l'objectif susmentionné, la Demanderesse propose un dispositif de rayonnement de lumière qui comprend un récipient tubulaire semi-transparent, un grand nombre de plaques transparentes disposées en série à l'intérieur dudit récipient tubulaire de telle manière qu'elles soient inclinées dans la même direction que l'axe dudit récipient, une partie de raccordement prévue à une extrémité du récipient pour y raccorder une extrémité de sortie d'un câble de guidage de lumière, une lentille insérée entre la partie de raccordement et une plaque transparente, et un moteur destiné à faire tourner le récipient tubulaire, caractérisé en ce que les plaques transparentes comportent respectivement au moins des surfaces partielles réfléchissantes et en ce que les dimensions de leurs surfaces réfléchissantes sont prévues de manière à être d'autant plus importantes que la distance les séparant de la lentille est grande afin de réfléchir une quantité de rayons lumineux importante et régulière, et également en ce que la partie de raccordement de câble de guidage de lumière est construite de manière à soutenir de façon tournante le câble de guidage de lumière dans sa partie intérieure et à supporter de façon tournante le récipient tubulaire sur sa partie extérieure, et également en ce qu'une partie d'extrémité presque semi- circulaire du récipient tubulaire à partir de laquelle la lumière ne peut être émise est réalisée sous la forme d'une surface réfléchissante, et, en outre, un dispositif de rayonnement de lumière qui comprend un récipient tubulaire semi-transparent, un grand nombre de plaques transparentes assujetties en série à un arbre central transparent du récipient -3- tubulaire, lesdites plaques transparentes étant inclinées dans la Cime direction que l'axe dudit récipient tubulaire, une partie de raccordement de câble de guidage de lumière prévue à une extrémité du récipient pour y..raccorder l'extrémité d'un câble de guidage de lumiêre, une 'lentille insérée entre la partie de raccordement et la plaque transparente, et un moteur destiné à faire tourner l'arbre central du récipient tubulaire, caractérisé en ce que les plaques transparentes comportent respectivement au moins une surface réfléchissante partielle et en ce que les dimensions desdites surfaces réfléchissantes sont prévues de manière à être d'autant plus importantes que la distance les séparant de la lentille est grande afin de réfléchir une quantité de rayons lumineux importante et régulière. Un mode de réalisation préféré de la présente *invention sera décrit ci-après en référence aux dessins annexés. La -figure t est une vue de face illustrant un dispositif de -rayonnement de lumière mettant en oeuvre la présente invention; La figure 2 est une vue latérale dudit dispositif de rayonnement de lumière; * 'La figure 3 est une vue en coupe illustrant une partie de -guidagede lumière'du dispositif de rayonnement de lumière; La figure 4 est une vue illustrant un mode de réalisation d'un dispositif de captage de rayons solaires déjà proposé par la présente Demanderesse;- La figure 5 est une vue destinée à expliquer le principe du guidage de la lumière solaire dans un câble à fibre optique. La figure 1 est une vu..ede face Illustrant un dispositif de rayonnement lumineux selonla prés-nte invention. La figure 2 est:une vue latérale du dispositif de rayonnement lumineux, et la figure 3 est une vue en coupede la.partie réceptrice de lumière du dispositif de. rayonnement lumineux. Le dispositif de rayonnement lumineux selon la présente invention se compose d'un câble de guidage de lumière 1, d'une partie réceptrice de lumière 2, d'un récipient tubulaire transparent 3, d'une lentille convexe 4, d'une plaque transparente 5 comportant une partie transparente 5a et une partie réfléchissante 5b, une base de support 6, un moteur 7, un -4arbre rotatif 8, un arbre central transparent 9, une plaque de support transparente 10, un support 11 pour le câble de guidage de lumière, un support 12 pour le récipient tubulaire et un palier 13. Les rayons solaires focalisés par un système de lentille, non représenté, sont transmis à travers le câble de guidage de lumière 1 et traversent une lentille convexe 4 ayant un point focal au niveau de l'extrémité émettrice de lumière du câble 1 de guidage de lumière, et sont ainsi transformés en rayons lumineux sensiblement parallèles, lesquels sont alors introduits dans le récipient tubulaire 3. Un grand nombre de plaques transparentes 5 sont montées de façon inclinée dans le récipient tubulaire 3, à une distance donnée les unes des autres, comme illustré sur la figure 2. Dans ce mode de réalisation, le récipient tubulaire est réalisé sous une forme cylindrique et contient des plaques transparentes ovales 5 et des plaques de support rondes 10. Dans le présent cas, les plaques transparentes 5 et plaques de support 10 ont toutes été fixées au préalable à l'arbre central transparent 9 au moyen d'une matière adhésive ou analogue, afin de constituer un élément intégral destiné à être introduit dans le récipient cylindrique 3. Les plaques de support 10 servent à renforcer ledit élément. Chaque plaque transparente 5 présente une partie transparente 5a et une partie réfléchissante 5b qui peut être formée par évaporation d'une pellicule métallique ou par liaison d'une plaque métallique à une partie donnée de la plaque transparente 5. Il est également possible d'associer une plaque réfléchissante séparée et une plaque transparente séparée afin de constituer une plaque 5. Comme illustré sur la figure 1,.les plaques 5 présentent des parties réfléchissantes progressivement plus grandes à mesure que les plaques s'éloignent de la partie réceptrice de lumière 2. Les plaques illustrées comportent des surfaces réfléchissantes partielles ayant la forme de segments de cercle, mais les parties réfléchissantes pourraient également avoir une forme circulaire concentrique, une forme segmentaire ou toute autre forme appropriée. Le récipient tubulaire n'est pas toujours réalisé sous une forme circulaire, mais sa section peut présenter toute autre forme, par - 2644225 -5-" exemple'celle d'un carré. La forme des plaques transparentes doit correspondre à celle.du récipient tubulaire. Les rayons lumineux émis à partir de l'extrémité émettrice de lumière du câble 1 de Sguidage de lumière.et convertis en un faisceau de rayons lumineux Sensiblement parallèles sont partiellement réfléchis par les surfaces réfléchissantes 5b des plaques 5, et sont ensuite tous émis Vers l'extérieur par l'intermédiaire de la paroi latérale du _récipient tubulaire 3. - Etant'donné que les surfaces réfléchissantes 5b des plaques transparentes 5 sont espacées régulièrement les unes des autres et qu'elles se.recouvrent dans la direction des rayons lumineux, les rayons Jumineux non réfléchis par la surface réfléchissante précédente sont réfléchis par la surface réfléchissante suivante et, de cette manière, tous les rayons lumineux peuvent être émis vers -.l'extérieur à travers la paroi latérale du récipient tubulaire. Par conséquent, il'est possible d'obtenir un rayonnement.lumineux régulièrement réparti à travers la paroi latérale du récipient tubulaire grâce à une conception appropriée des dimensions des -surfaces réfléchissantes des plaques transparentes. '"' 'Les plantes utilisent l'énergie solaire pour effectuer la synthèse de leur propre nourriture à partir du gaz carbonique et de l'eau, et distribuer cette nourriture à leur tronc, leurs fruits, -etc. Le transport de nourriture dans les plantes peut être réalisé de manière efficace en l'absence de lumière et/ou d'oxygène et/ou lorsquelestempératures sont basses. Autrement dit, pour cultiver efficacement des plantes, il convient de favoriser aussi bien la photosynthèse que le transport de la nourriture dans les plantes. A cet effet, un moyen efficace consiste à fournir périodiquement des rayons lumineux à Intervalles donnés, c'est-à-dire à prévoir en alternance et de manière répétée une période de rayonnement lumineux (pour la photosynthèse) et unepériode d'obscurité sans rayonnement lumineux (pour le transport de la nourriture). En outre, dans le cas de la culture de plantes, il est préférable de prévoir une émission Intermittente de rayons lumineux sur les plantes (pendant un Intervalle allant de quelques microsecondes A plusieurs 6 - millisecondes) plutôt qu'un rayonnement de lumière continu. En effet, la photosynthèse est favorisée par une réaction à la lumière associée à une réaction à l'obscurité, et il est donc possible de promouvoir la croissance d'une plante en prévoyant un rayonnement lumineux intensif pendant la période de réaction à la lumière, et aucun rayonnement ou un faible rayonnement lumineux pendant la période de réaction à l'obscurité. Le déplacement du dispositif de rayonnement lumineux constitue également un moyen efficace pour assurer une répartition plus large et plus efficace des rayons lumineux sur les plantes, et une utilisation optimale de l'énergie lumineuse par rapport au cas dans lequel les plantes sont irradiées à partir d'un dispositif-de rayonnement lumineux fixe. Autrement dit, dans le cas de dispositifs de rayonnement de lumière de même capacité, celui qui est apte à se déplacer permettra de cultiver des plantes sur une plus grande superficie de culture et, en outre, il sera à même de promouvoir efficacement la croissance de la plante du fait de la répétition de périodes de lumière et d'obscurité, étant donné que les plantes sont périodiquement irradiées et formées tandis que le dispositif de rayonnement lumineux se déplace au-dessus d'elles. La figure 3 est une vue illustrant, à titre d'exemple, une partie d'introduction de lumière du dispositif de rayonnement lumineux. Sur la figure 3, une partie 11 de support de câble de guidage de lumière maintient dans sa partie intérieure l'extrémité de sortie du câble de guidage de lumière et est assujettie à un élément approprié. Ladite partie est également pourvue, à-sa périphérie, d'un palier 13 de manière à soutenir de façon rotative la partie supérieure 12 du récipient tubulaire. La partie inférieure du récipient tubulaire 13 est supportée par un arbre rotatif 8 destiné à être entralné par un moteur 7 à l'aide d'un mécanisme tournant. Par conséquent, lorsque le dispositif de rayonnement lumineux est installé au centre d'un jardin potager, il peut être entraîné en rotation de manière à effectuer un tour complet (360-) par le moteur 7 afin d'émettre des rayons lumineux sur toutes les plantes. Lorsque le dispositif de rayonnement lumineux est installé -7- dans un coin du jardin potager, il est possible de le faire tourner par le moteur 7 sur une gamme donnée afin de n'émettre des rayons -lumineux que sur la zone o se trouvent les plantes à cultiver. Dans le cas illustré, chaque récipient tubulaire (dispositif de rayonnement lumineux) comporte un moteur d'entralnement. Cependant, il est également possible d'entralner en rotation une multiplicité de récipients tubulaires en même temps à l'aide d'un seul moteur. îBien que le dispositif de rayonnement lumineux soit installé verticalement dans le cas illustré, il peut également être installé 10. horizontalement sur le plafond ou sur le sol. Dans ce cas, l'angle -de rotation du moteur peut être limité afin de diriger sur les plantes la lumière émise par le. dispositif de rayonnement lumineux uniquement vers le bas ou uniquement vers le haut. Lorsqu'une partie semi-circulaire (illustrée sur la figure 2) du "récipient tubulaire 3, à partir de laquelle les rayons lumineux ne -sont pas émis, est réalisée sous la forme d'une surface réfléchissante, une quantité pratiquement régulière de rayons lumineux, introduits dans le récipient tubulaire, peut être émise -dans la direction des flèches, ce qui permet d'utiliser l'énergie lumineuse d'une manière plus efficace. Bien que dans le mode de réalisation décrit ci-dessus, les -plaques transparentes soient assujetties au récipient tubulaire qui peut être entralné en rotation, ilest également possible de concevoir un dispositif de rayonnement lumineux, tel que décrit dans ";la revendication 4, dans lequel un récipient tubulaire est fermement assujetti à une partie de support de câble de guidage de lumière et dans lequel les plaques transparentes sont montées sur l'arbre central 9 qui peut être entralné en rotation à l'intérieur du récipient tubulaire. c omme le montre la description faite ci-dessus, selon la présente invention, il est possible de fournir un dispositif de rayonnement lumineux peu coOteux et de conception simple, capable de recevoir de l'énergie lumineuse transmise à travers un câble de guidage. de lumière et capable également d'émettre celle-ci de manière régulière et efficace sur les plantes. La figure 4 est une vue illustrant, à titre d'exemple, un dispositif de captage de rayons solaires déjà proposé par la présente Demanderesse. Sur la figure 4, la référence 20 désigne une capsule protectrice transparente, 21 désigne une lentille de Fresnel, 22 désigne un support de lentille, 23 désigne un détecteur de la position du soleil, 24 désigne-un certain nombre de fibres optiques ou un câble à fibre optique se composant d'un certain nombre de fibres optiques situées sur le plan focal de la lentille de Fresnel, 25 désigne un support de fibres optiques ou de câble à fibre optique, 26 désigne un bras, 27 désigne un moteur à impulsions, 28 désigne un arbre horizontal destiné à être entraîné en rotation par le moteur à impulsions 27, 29 désigne une base sur laquelle doit être montée la capsule protectrice 20, 30 désigne un moteur à impulsions, 31 désigne un arbre vertical devant-être entraîné en rotation par ledit moteur à impulsions 30, et 1 désigne un faisceau de câbles à fibre optique 24. La position du soleil est détectée au moyen du détecteur 23 de la position du soleil, son signal de détection commandant les moteurs à impulsions 27 et 30 servant à entraîner en rotation l'arbre horizontal 28 et l'arbre vertical 31 respectivement de manière à ce que ledit détecteur 23 de la position du soleil soit toujours dirigé vers le soleil; la lumière solaire focalisée par chaque lentille 21 est guidée à l'intérieur du guide de lumière correspondant 24 à travers sa surface d'extrémité placée au point focal de ladite lentille. Les guides de lumière 24, dont les faces d'extrémité sont placées au niveau du plan focal des lentilles correspondantes, sont réunies sous la forme d'un câble 1 à fibre optique, que lVon fait ressortir du dispositif de captage de rayons solaires pour le placer en tout endroit nécessitant de la lumière pour l'éclairage, la culture de plantes, l'élevage d'animaux, le bronzage d'êtres humains, etc. La figure 5 est une vue illustrant la manière dont sont guidés les rayons lumineux captés par la lentille 21 et introduits dans le guide de lumière. Sur la figure 5, 21 désigne une lentille-de Fresnel ou analogue -9- U.t 24 désigne un guide de lumière destiné à recevoir la lumière solaire focalisée par ladite lentille et à transmettre cette lumière & travers le guide Jusqu'à l'endroit voulu. Lorsque la lumière solaire est focalisée à travers le système de lentille, l'image olaire a une partie centrale qui se compose de lumière presque blanche, et une partie circonférentielle qui contient une grande quantité des composantes de lumière ayant des longueurs d'onde correspondant au point focal du système de lentille. Par conséquent, lorsque la lumière solaire est focalisée à travers le système de !entille, le point focal et les dimensions de l'image solaire varieront en fonction des longueurs d'onde des composantes de la lumière. Par exemple, la lumière de couleur bleue qui a une longueur d'onde courte donne une image solaire de diamètre D1 à la position P1. En outre, la lumière de couleur verte donne une image solaire de diamètre D2 à la position P2 et la lumière de couleur rouge donne une image solaire de diamètre D3 à la position P3. Par conséquent, comme illustré sur la figure 5, lorsque la surface d'extrémité réceptrice de lumière du guide de lumière est placée à la position P1, il est possible de capter de la lumière solaire contenant une grande quantité des composantes de couleur bleue à sa partie circonférentielle. Lorsque la surface d'extrémité réceptrice de lumière du guide de lumière est placée à la position P2, il est possible de capter de la lumière solaire contenant une grande quantité des composantes de couleur verte à sa partie çirconférentielle. Lorsque la surface d'extrémité réceptrice de lumière du guide de lumière est placée à la position P3, il est possible de capter de la lumière solaire contenant une grande quantité des composantes de couleur rouge à sa partie circonférentielle. Dans chaque cas, le diamètre des guides de lumière peut être sélectionné en fonction des composantes de lumière A capter. Par exemple, les diamètres requis des guides de lumière sont Dl, D2 et D3, respectivement, selon les couleurs de rayons lumineux voulues, à savoir les couleurs bleue, verte et rouge. De cette manière, il est possible de réaliser des économies sur la quantité de câble à fibre optique requis et de capter ainsi de la -10-- manière la plus efficace la lumière solaire contenant une grande quantité des composantes de la couleur voulue. En outre, comme illustré sur la figure 5, si le diamètre de la surface d'extrémité réceptrice de lumière du câble à fibre optique est agrandi jusqu'à DO, il est possible de capter de la lumière contenant toutes les composantes de longueur d'onde visibles, mais ne contenant pas de rayons ultraviolets ni de rayons infrarouges. Il est également possible de faire fixer à l'avance, par le fabricant, les surfaces réceptrices de lumière des guides de lumière 24 au niveau du plan focal du système de lentille, ou de faire en sorte que lesdites surfaces réceptrices de lumière soient réglables dans la direction de l'axe de lumière du système de lentille, l'utilisateur pouvant ainsi régler celles-ci au niveau voulu de manière à obtenir la lumière colorée vdulue. Comme mentionné ci-dessus, lorsque la lumière solaire est focalisée à travers un système de lentille, l'image solaire présente une partie centrale composée de lumière de couleur blanche et une partie circonférentielle dont le contenu varie en fonction de la distance à partir du système de lentille. Autrement dit, si le système de lentille se trouve à une courte distance, une lumière de couleur bleue est captée, et s'il se trouve à une grande distance, une lumière de couleur rouge est captée. En réglant la position à laquelle sont placées les faces réceptrices de lumière des guides de lumière, il est possible d'éliminer les rayons infrarouges et ultraviolets et d'obtenir ainsi une lumière solaire convenant au bronzage et à la culture d'organismes animaux et végétaux. 2642 25 -11- -' REVENDICATIONS 1. Dispositif de rayonnement de lumière comprenant un récipient tubulaire semi-transparent (3), un grand nombre de plaques transparentes (5) disposées en série à l'intérieur dudit récipient :tubulaire de telle manière qu'elles soient inclinées dans la même direction que l'axe dudit récipient, une partie (2) de raccordement de câble de guidage de lumière prévue à une extrémité du récipient pour y raccorder l'extrémité de sortie d'un câble (1) de guidage de lumière, une lentille (4) insérée entre la partie de raccordement de cable de guidagede lumière et une plaque transparente (10), et un moteur (7).destiné à faire tourner le récipient tubulaire, caractérisé en ce que les plaques transparentes (5) comportent respectivement au moins des surfaces partielles réfléchissantes (5b) -et en ce que les dimensions de leurs surfaces réfléchissantes sont prévues de manière à être d'autant plus importantes que la distance les séparant de la lentille est grande afin de réfléchir une quantité de rayons lumineux importante et régulière. 2. Dispositif de rayonnement de lumière selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie (2) de raccordement de câble de guidage de lumière est construite de manière à soutenir de façon tournante le câble (t) de guidage de lumière et à supporter de façon tournante le récipient tubulaire. 3. Dispositif de rayonnement de lumière selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'une partie d'extrémité presque semicirculaire du récipient tubulaire à partir de laquelle la lumière ne peut être émise est réalisée sous la forme d'une surface réfléchissante. 4. Dispositif de rayonnement de lumière comprenant un récipient tubulaire semi-transparent (3), une série formée d'un grand nombre de plaques transparentes (5) inclinées dans la même direction que l'axe dudit récipient tubulaire et assujetties concentriquement et solidairement à un arbre central transparent (9) qui est monté à rotation à l'intérieur dudit récipient tubulaire, une partie (2) de -raccordement de câble de guidage de lumière prévue à une extrémité du récipient pour y raccorder l'extrémité d'un câble (1) de guidage 2-644225 -12- de lumière, une lentille (4) insérée entre la partie de raccordement et une plaque transparente (10), et un moteur (7) destiné à faire tourner l'arbre central (9) du récipient tubulaire, caractérisé en ce que les plaques transparentes (5) comportent respectivement au moins une surface réfléchissante partielle et en ce que les dimensions. de leurs surfaces réfléchissantes sont prévues de manière à être d'autant plus importantes que la distance les séparant de la lentille est grande afin de réfléchir une quantité de rayons lumineux importante et régulière.