СВЕТЯЩАЯСЯ СТРОИТЕЛЬНАЯ ДЕТАЛЬ

Область техники
Заявляемая полезная модель относится к области строительства, а именно к светящимся строительным элементам, и может использоваться для подсвечивания и/или декоративного оформления велодорожек, пешеходных переходов, тротуаров, бордюров, взлетно-посадочных полос, подсветки парковых зон, путей направления для проезда автотранспорта, а также для ландшафтного освещение, архитектурного дизайна, отделки внутренних и наружных поверхностей зданий и сооружений, для установки в бассейнах, фонтанах и т.п.
Уровень техники
Из уровня техники известна светящаяся строительная деталь (см. патент RU 129517 U1 от 27.06.2013), включающая наружный слой прозрачного полимера, второй слой, выполненный из того же полимера, что и наружный слой, и содержащий стеклянную крошку (бой стекла) с линейным размером кусочков, не превышающим 20 мм, пластиковую токопроводящую ленту, расположенную по периметру плитки внутри слоя, светодиод(ы), размещенный(ые) на ленте, и провод - токоподвод. Деталь может содержать силиконовую футеровку, но может производиться без футеровки. Пластиковая токопроводящая лента может быть дополнительно снабжена не проводящей тока рамкой. В качестве прозрачного полимера светящаяся строительная деталь содержит эпоксидные или полиэфирные смолы. Если необходимо, в смолу может быть введен краситель. В качестве стеклянной крошки деталь включает бой из прозрачного стекла, бесцветного или окрашенного, с толщиной осколков не более 5 мм, шириной не более 30 мм и длиной, не превышающей 10-30 мм. Токопровод выводится посередине вдоль одного из краев изделия.
Недостатком данного решения является неравномерность свечения и цветоискажение. Кроме того, к недостаткам данного технического решения можно отнести хрупкость изделия из-за технологии многослойности и относительно низкий срок службы из-за применения рамки, использование которой не позволяет обеспечить должный теплоотвод у светодиодной ленты.
Известен светящийся строительный элемент (см. патент RU 205052 U1 от 24.06.2021), содержащий рамку, с внутренней стороны которой по периметру размещена светодиодная лента и размещенный внутри рамки слой композита, содержащий полимерную основу и стеклянный наполнитель в виде микросфер. Указанный слой композита вместе с рамкой и лентой образует монолитное изделие. Рамка выполняется из пластикового или металлического (алюминиевого) профиля. Указанный профиль имеет Г-образную форму, образующую горизонтальную полку и вертикальную стенку для размещения на ней светодиодной ленты. Рамка может иметь любую подходящую замкнутую форму, в частности квадратную, прямоугольную, многоугольную, круглую, квадратную или криволинейную. В ленте могут применяться белые или цветные светодиоды, или их комбинация. К ленте могут быть присоединены два герметичных коннектора для подключения источника питания, контроллера и других узлов. Слой композита включает основу (матрицу) из полимерного материала, в частности отвержденной эпоксидной смолы, и наполнитель в виде стеклянных микросфер. Содержание наполнителя в слое, предпочтительно, составляет 70-80 мас.%, размер микросфер не более 1,2 мм. Композит может быть выполнен полностью прозрачным или окрашен в необходимый цвет.
Недостатком данного решения является недостаточный теплоотвод у светодиодной ленты и, как следствие, короткий срок ее службы, так как в изделии используется пластиковая рамка. Также применение рамки Г-образной формы приводит к частичной светопотере изделия за счет отсутствия основания. Кроме того, стеклянные микросферы имеют небольшой зеленоватый оттенок. При таком процентном соотношении, как заявлено в патенте, цвет становится более насыщенным, что приводит к цветоискажению источника света.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является строительный элемент (см. патент RU 145358 U1 от 20.09.2014), имеющий тело, выполненное из смеси полимера и дробленого стекла. В качестве полимера использована прозрачная термореактивная смола с соответствующими твердостью, классом электроизоляции и диэлектрической прочностью. Дробленое стекло преимущественно представляет собой стеклянную крошку с размером частиц от 3 до 7 мм. Предпочтительно полимер составляет от 20 до 30% объема тела, а дробленое стекло формирует остальные 70-80% объема тела. Тело имеет форму параллелепипеда. Строительный элемент также содержит элемент жесткости, который размещен в теле. Указанный элемент жесткости выполнен из оцинкованной пластины, которая загнута кверху по краям с образованием загнутой области пластины. Толщина пластины предпочтительно составляет 0,5 мм. Строительный элемент также содержит светоизлучательную часть, которая обеспечивает излучение света изнутри тела. Светоизлучательная часть состоит из токопроводящей полосы и светодиодов, равномерно размещенных на полосе. Полоса вместе с размещенными на ней светодиодами расположена на загнутой области пластины. Питание светодиодов осуществляется от внешнего источника питания через кабель, который проходит внутрь тела через отверстие в пластине. Пластина также имеет зажим, который фиксирует кабель в заданном положении. В приведенном варианте реализации зажим представляет собой скобу, которая вырезана в материале пластины и которая имеет конец, соединенный с пластиной.
Недостатком данного решения является хрупкость изделия и неравномерность свечения композитного слоя за счет использования в его составе только дробленого стекла. Кроме того, описанное техническое решение имеет недостаточную теплопроводность пластины (из-за небольшой толщины 0,5мм), что ведет к значительному сокращению срока службы светодиодной ленты, и недостаточную герметичность кабеля.
Раскрытие полезной модели
Задачей предполагаемой полезной модели является создание светящейся строительной детали с улучшенными оптическими и эксплуатационными характеристиками.
Техническим результатом является улучшение оптических свойств светящегося элемента, заключающихся в повышении равномерности свечения, светопроницаемости, снижении цветоискажения и отсутствии тени.
Для достижения поставленной задачи и технического результата предлагается создание светящейся строительной детали, содержащей короб (1), выполненный из пластины с загнутыми под 90 градусов краями и отверстием (2) для подачи питания к светодиодной ленте, по меньшей мере одну светодиодную ленту (3), размещенную с внутренней стороны по периметру короба на загнутых участках пластины и имеющую перекрёстное направление свечения светодиодов, и композитный слой (4), содержащий полимерную основу и стеклянный наполнитель, причем указанный композитный слой вместе с коробом образует монолитное изделие. При этом короб выполнен из металла толщиной 0,8-1,0 мм. Полимерная основа составляет 30-40% от объема композитного слоя, а стеклянный наполнитель 60-70% от объема композитного слоя. В качестве полимерной основы используют эпоксидные или полиэфирные смолы. В качестве стеклянного наполнителя в композитном слое используют дробленое стекло с линейным размером кусочков, не превышающим 20 мм, и стеклянные микросферы размером не более 1,2 мм. При этом объем стеклянных микросфер составляет не более 20% от объема композитного слоя. Вместо дробленого стекла в составе композитного слоя также может использоваться эрклез. К светодиодной ленте подключен, по меньшей мере, один герметичный коннектор (5) для подключения источника питания, контроллера и других узлов.
Для изготовления короба может использоваться оцинкованный металл.
Композитная смесь может быть выполнена полностью в прозрачном виде или окрашена в необходимый цвет.
Вместо светодиодной ленты возможно использование светодиодных линеек с линзами (модулей) для улучшения оптических характеристик. Светодиодная лента может быть уложена в 1, 2, 3 ряда, либо может быть широкой, например, более 10 мм.
Изделие может иметь любую форму: квадратную, прямоугольную, треугольную, многоугольную, круглую или криволинейную.
К преимуществам заявляемой конструкции относятся:
Улучшенные оптические свойства готового изделия, а именно отсутствие тени, отсутствие видимости диодов и равномерность свечения, высокая светопроницаемость композитного слоя, за счет чего исключается возможность цветоискажения при свечении.
Использование в составе композита в качестве стеклянного наполнителя помимо дробленого стекла стеклянных микросфер, которые позволяют снизить цветоискажение и повысить светопроницаемость и равномерность свечения за счет равномерного распределения частиц стекла в слое композита.
Выполнение короба из металлической пластины толщиной 0,8 мм - 1,0 мм, что позволяет улучшить теплоотвод и увеличить срок службы светодиодной ленты, тем самым увеличивая срок службы изделия в целом.
Использование в качестве полимерной основы эпоксидной или полиэфирной смолы, которые являются более устойчивыми к различным нагрузкам, климатическим изменениям и химическим воздействиям за счет высокой водоустойчивости, теплостойкости и морозоустойчивости.
Использование герметичного коннектора, обладающего влагозащитой и устойчивостью к воздействиям внешней среды.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 - Схема конструкции светящейся строительной детали.
Фиг.2 - Фотография светящейся строительной детали в одном из частных вариантов реализации.
Осуществление полезной модели
В данном разделе описания будет приведен наиболее предпочтительный вариант осуществления полезной модели, который тем не менее, не ограничивает другие возможные варианты осуществления явным образом следующие из материалов заявки и понятные специалисту.
Светящуюся строительную деталь изготавливают следующим образом. Берут лист металла (металлическую пластину), отрезают его лазерным лучом под различную замкнутую форму: треугольник, круг, прямоугольник, многоугольник, квадрат и т.д. В углах делают вырез для того, чтобы загнуть края на 90 градусов и получить металлический короб. Далее края загибают под высоту 12-20 мм и на основании короба делают отверстие посередине вдоль одного из краев для вывода герметичного коннектора или провода. Затем берут светодиодную ленту и, предварительно спаяв ее с коннектором, наклеивают с внутренней стороны по периметру короба на загнутые края. Коннектор выводят через специальное отверстие в коробе. После этого готовят смесь для композитного слоя. Для этого берут смолу, например, эпоксидную, перемешивают ее с дробленым стеклом фракцией до 20мм, например, от 3-6 мм, далее добавляют стеклянные микросферы фракцией 0,6-1,2 мм и еще раз перемешивают. Смесь для композитного слоя заливают в пластиковую или силиконовую форму для изготовления, например, тротуарной плитки. Форму заполняют на 80-90% смесью или на 40-50% в зависимости от назначения изделия, после в готовую смесь погружают короб со светодиодной лентой, и остаток пространства доливают оставшимся составом смеси. Время застывания готового изделия составляет примерно 72 часа при температуре 20-25 градусов. Далее изделие вынимают из формы, и оно готово к использованию.
Указанное изделие может применяться в качестве элементов дорожного покрытия, крепится на стенах, потолке, устанавливается на тротуарах, проезжей части.
Применение монолитной конструкции делает заявленную строительную деталь более устойчивой к различным нагрузкам, а использование в составе композитного слоя стеклянных микросфер, которые выполняют роль армирующего эффекта, делает изделие более прочным.
Использование пластины в качестве элемента жесткости и основы для размещения светодиодов позволяет существенно упростить и удешевить производство строительного элемента. Кроме того, пластина формирует отражающую поверхность, которая улучшает отражающие свойства готового изделия.
Использование в составе композитного слоя дробленого стекла в сочетании со стеклянными микросферами позволяет добиться отсутствия цветоискажения и равномерность свечения готового изделия.